Linux驱动之网卡驱动剖析
网络设备不同于字符设备和块设备，并不对应于/dev目录下的文件，应用程序通过 socket 完成与网络设备的交互，在网络设备上并不体现”一切皆文件”的设计思想。
Linux 网络设备驱动架构
驱动架构自上而下分为4层：
- 协议接口层
- 设备接口层
- 设备驱动功能层
- 网络设备与媒介层
协议接口层
协议接口层主要功能是给上层协议提供接收和发送的接口。当内核协议栈需要发送数据时，会通过调用 dev_queue_xmit 函数来发送数据。同样内核协议栈接收数据也是通过协议接口层的 netif_rx 函数来进行的。传递的数据被描述为套接字缓冲区，用struct sk_buff结构描述，该结构体定义位于include/linux/skbuff.h中，用于在Linux网络子系统中的各层之间传输数据，该结构在整个网络收发过程中贯穿始终。
sk buffer 结构可以分为两部分，一部分是存储真正的数据包，在图中为 Packetdata，另一部分是一组指针组成。
- head 指向内核缓冲区(Packetdata)的头部(headroom)
- data 指向的是实际数据包的头部
- tail 指向的是实际数据包的尾部
- end 指向内核缓冲区的尾部
设备接口层
网络设备接口层用于抽象各种不同的网络设备，用 struct net_device来表示网络设备，该结构地位等同于字符设备的抽象描述struct cdev。
设备驱动功能层
类似于字符设备，struct net_device结构体也提供了一个操作函数集struct net_device_ops来描述对网卡的各种操作。
源码分析
笔者基于的是 S5PV210 的 DM9000 驱动，会大体上对 DM9000 的驱动源码进行分析, 分析源码位于DM9000 源码
platform 框架分析
DM9000 的驱动是基于 platform 架构实现，首先从 platform 框架入手。
static struct platform_driver dm9000_driver = {
.driver = {
.name = "dm9000",
.owner = THIS_MODULE,
.pm = &dm9000_drv_pm_ops,
},
.probe = dm9000_probe,
.remove = __devexit_p(dm9000_drv_remove),
};
static int __init dm9000_init(void)
{
/* disable buzzer */
s3c_gpio_setpull(S5PV210_GPD0(2), S3C_GPIO_PULL_UP);
s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPD0(2), S3C_GPIO_SFN(1));
gpio_set_value(S5PV210_GPD0(2), 0);
dm9000_power_int();
printk(KERN_INFO "%s Ethernet Driver, V%s\n", CARDNAME, DRV_VERSION);
return platform_driver_register(&dm9000_driver);
}该函数调用了 platform_driver_register 函数注册了一个平台总线驱动，对应的平台设备的注册定义位于 xxx_machine_init中，在笔者基于的s5pv210 kernel 上位于arch/arm/mach-s5pv210/mach-x210.c中的smdkc110_machine_init中，具体的分析过程省略，笔者直接列出对应的平台总线设备。
/* DM9000 registrations */
#ifdef CONFIG_DM9000
static struct resource s5p_dm9000_resources[] = {
[0] = {
.start = S5P_PA_DM9000,
.end = S5P_PA_DM9000 + 3,
.flags = IORESOURCE_MEM, // 内存资源 (DM900 地址端口)
},
[1] = {
.start = S5P_PA_DM9000 + 4,
.end = S5P_PA_DM9000 + 7,
.flags = IORESOURCE_MEM, // 内存资源 (DM900 数据端口)
},
[2] = {
.start = IRQ_EINT10,
.end = IRQ_EINT10,
.flags = IORESOURCE_IRQ | IORESOURCE_IRQ_HIGHLEVEL, // 中断资源 （高电平触发）
}
};
static struct dm9000_plat_data s5p_dm9000_platdata = {
.flags = DM9000_PLATF_16BITONLY | DM9000_PLATF_NO_EEPROM,
.dev_addr = {0x00,0x09,0xc0,0xff,0xec,0x48},
};
struct platform_device s5p_device_dm9000 = {
.name = "dm9000",
.id = 0,
.num_resources = ARRAY_SIZE(s5p_dm9000_resources),
.resource = s5p_dm9000_resources,
.dev = {
.platform_data = &s5p_dm9000_platdata,
}
};根据平台总线的原理，驱动和设备匹配上后，会调用驱动的 probe 函数 dm9000_probe，分段进行分析
struct dm9000_plat_data *pdata = pdev->dev.platform_data;
struct board_info *db; /* Point a board information structure */
struct net_device *ndev; /* struct net_device 为网络设备的抽象 */
const unsigned char *mac_src;
int ret = 0;
int iosize;
int i;
u32 id_val;
/* Init network device */
ndev = alloc_etherdev(sizeof(struct board_info)); /* 同时为 ndev 和 db 申请内存, db 内存位于 ndev 后面 */
if (!ndev) {
dev_err(&pdev->dev, "could not allocate device.\n");
return -ENOMEM;
}
SET_NETDEV_DEV(ndev, &pdev->dev);
dev_dbg(&pdev->dev, "dm9000_probe()\n");dm9000_opendm9000_open
/* setup board info structure */
db = netdev_priv(ndev);
db->dev = &pdev->dev;
db->ndev = ndev;
spin_lock_init(&db->lock);
mutex_init(&db->addr_lock);
INIT_DELAYED_WORK(&db->phy_poll, dm9000_poll_work);该部分为 struct net_device 和 struct board_info 结构体申请内存，struct board_info定义在 DM9000 的驱动文件中，表示设备的私有数据，随后对各个指针做了挂接，并初始化了一部分 struct board_info 中的成员。
db->addr_res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0); /* dm9000 地址端口 */
db->data_res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 1); /* dm9000 数据端口 */
db->irq_res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_IRQ, 0); /* dm9000 irq 号 */
if (db->addr_res == NULL || db->data_res == NULL ||
db->irq_res == NULL) {
dev_err(db->dev, "insufficient resources\n");
ret = -ENOENT;
goto out;
}
/*
* 第二个参数为 1 表示获取的是第二个中断资源。
* 由于只定义了一个中断, 所以返回 -ENXIO
*/
db->irq_wake = platform_get_irq(pdev, 1);
if (db->irq_wake >= 0) {
/* 这一段代码并不会执行, 省略 */
// ...
}
iosize = resource_size(db->addr_res); // res->end - res->start + 1 = 4
/* 申请地址端口内存 */
db->addr_req = request_mem_region(db->addr_res->start, iosize,
pdev->name);
if (db->addr_req == NULL) {
dev_err(db->dev, "cannot claim address reg area\n");
ret = -EIO;
goto out;
}
/* 映射地址端口虚拟地址 */
db->io_addr = ioremap(db->addr_res->start, iosize);
if (db->io_addr == NULL) {
dev_err(db->dev, "failed to ioremap address reg\n");
ret = -EINVAL;
goto out;
}
iosize = resource_size(db->data_res);
/* 申请数据端口内存 */
db->data_req = request_mem_region(db->data_res->start, iosize,
pdev->name);
if (db->data_req == NULL) {
dev_err(db->dev, "cannot claim data reg area\n");
ret = -EIO;
goto out;
}
/* 映射数据端口虚拟地址 */
db->io_data = ioremap(db->data_res->start, iosize);
if (db->io_data == NULL) {
dev_err(db->dev, "failed to ioremap data reg\n");
ret = -EINVAL;
goto out;
}
/* fill in parameters for net-dev structure */
ndev->base_addr = (unsigned long)db->io_addr;
ndev->irq = db->irq_res->start;以上代码从platform_device中获取 DM9000 资源: 地址端口、数据端口地址和中断号, 并为端口地址 ioremap。
/* ensure at least we have a default set of IO routines */
dm9000_set_io(db, iosize); /* 在下面 if 判断中还会设置一次, 所以这里设置无效 */
/* check to see if anything is being over-ridden */
if (pdata != NULL) {
/* check to see if the driver wants to over-ride the
* default IO width */
if (pdata->flags & DM9000_PLATF_8BITONLY)
dm9000_set_io(db, 1);
if (pdata->flags & DM9000_PLATF_16BITONLY) /* 只有这个 if 成立 */
dm9000_set_io(db, 2); /* 设置 board_info 的读写函数 */
if (pdata->flags & DM9000_PLATF_32BITONLY)
dm9000_set_io(db, 4);
/* check to see if there are any IO routine
* over-rides */
if (pdata->inblk != NULL)
db->inblk = pdata->inblk;
if (pdata->outblk != NULL)
db->outblk = pdata->outblk;
if (pdata->dumpblk != NULL)
db->dumpblk = pdata->dumpblk;
db->flags = pdata->flags;
}
#ifdef CONFIG_DM9000_FORCE_SIMPLE_PHY_POLL
db->flags |= DM9000_PLATF_SIMPLE_PHY;
#endif
dm9000_reset(db); /* 重启 dm9000 */根据平台设备的平台数据，DM9000 配置在了 16bit 的模式下，所以这一部分设置只有dm9000_set_io(db, 2);是成功的。 dm9000_set_io 函数用于设置 DM9000 的读写函数。
static void dm9000_set_io(struct board_info *db, int byte_width)
{
/* use the size of the data resource to work out what IO
* routines we want to use
*/
switch (byte_width) {
case 1:
db->dumpblk = dm9000_dumpblk_8bit;
db->outblk = dm9000_outblk_8bit;
db->inblk = dm9000_inblk_8bit;
break;
case 3:
dev_dbg(db->dev, ": 3 byte IO, falling back to 16bit\n");
case 2:
db->dumpblk = dm9000_dumpblk_16bit;
db->outblk = dm9000_outblk_16bit;
db->inblk = dm9000_inblk_16bit;
break;
case 4:
default:
db->dumpblk = dm9000_dumpblk_32bit;
db->outblk = dm9000_outblk_32bit;
db->inblk = dm9000_inblk_32bit;
break;
}
}设置完读写函数后，软件重启 DM9000。
static void dm9000_reset(board_info_t * db)
{
dev_dbg(db->dev, "resetting device\n");
/* RESET device */
writeb(DM9000_NCR, db->io_addr); // DM9000_NCR: 0x00
udelay(200);
writeb(NCR_RST, db->io_data); // NCR_RST: 1 << 0
udelay(200);
}DM9000 通过端口来操作寄存器, 先将寄存器的偏移值或命令码写入地址端口, 再将值写入数据端口。重启 DM900 只需往地址为 0 的端口写入 1。
重启完 DM9000 后，开始读取 DM9000 的寄存器
/* try multiple times, DM9000 sometimes gets the read wrong */
for (i = 0; i < 8; i++) {
id_val = ior(db, DM9000_VIDL); /* DM9000_VIDL：0x28, 读取 vendor id */
id_val |= (u32)ior(db, DM9000_VIDH) << 8; /* DM9000_VIDH: 0x29 */
id_val |= (u32)ior(db, DM9000_PIDL) << 16; /* DM9000_PIDL: 0x2A, 读取 product id */
id_val |= (u32)ior(db, DM9000_PIDH) << 24; /* DM9000_PIDH: 0x2B */
if (id_val == DM9000_ID) /* 验证是否是 DM900 */
break;
dev_err(db->dev, "read wrong id 0x%08x\n", id_val);
}
if (id_val != DM9000_ID) {
dev_err(db->dev, "wrong id: 0x%08x\n", id_val);
ret = -ENODEV;
goto out;
}
/* Identify what type of DM9000 we are working on */
/* I/O mode */
db->io_mode = ior(db, DM9000_ISR) >> 6; /* ISR bit7:6 keeps I/O mode */ // 读取 I/O mode
id_val = ior(db, DM9000_CHIPR); /* DM9000_CHIPR: 0x2C, 读取 chip revision */
dev_dbg(db->dev, "dm9000 revision 0x%02x , io_mode %02x \n", id_val, db->io_mode);
switch (id_val) {
case CHIPR_DM9000A:
db->type = TYPE_DM9000A;
break;
case 0x1a:
db->type = TYPE_DM9000C;
break;
default:
dev_dbg(db->dev, "ID %02x => defaulting to DM9000E\n", id_val);
db->type = TYPE_DM9000E;
}
读取 vendor id 和 product id 验证是否是 DM9000。再读取 I/O mode 和 chip revision, 并根据不同 revision 对db->type进行赋值。
/* driver system function */
ether_setup(ndev);
ndev->netdev_ops = &dm9000_netdev_ops; // net device 的 ops
ndev->watchdog_timeo = msecs_to_jiffies(watchdog);
ndev->ethtool_ops = &dm9000_ethtool_ops; // ethtool 的 ops, 用于支持应用层的 ethtool 命令
db->msg_enable = NETIF_MSG_LINK;
db->mii.phy_id_mask = 0x1f;
db->mii.reg_num_mask = 0x1f;
db->mii.force_media = 0;
db->mii.full_duplex = 0;
db->mii.dev = ndev;
db->mii.mdio_read = dm9000_phy_read;
db->mii.mdio_write = dm9000_phy_write;
mac_src = "eeprom";
/* try reading the node address from the attached EEPROM */
/* platdata 设置了 DM9000_PLATF_NO_EEPROM flag, 所以这个读取无效 */
for (i = 0; i < 6; i += 2)
dm9000_read_eeprom(db, i / 2, ndev->dev_addr+i);
if (!is_valid_ether_addr(ndev->dev_addr) && pdata != NULL) {
mac_src = "platform data";
//memcpy(ndev->dev_addr, pdata->dev_addr, 6);
/* mac from bootloader */
memcpy(ndev->dev_addr, mac, 6); /* 这是真正的设置 mac 地址, 其他设置均无效 */
}
if (!is_valid_ether_addr(ndev->dev_addr)) {
/* try reading from mac */
mac_src = "chip";
for (i = 0; i < 6; i++)
ndev->dev_addr[i] = ior(db, i+DM9000_PAR);
}
if (!is_valid_ether_addr(ndev->dev_addr))
dev_warn(db->dev, "%s: Invalid ethernet MAC address. Please "
"set using ifconfig\n", ndev->name);
platform_set_drvdata(pdev, ndev);
ret = register_netdev(ndev); // 注册网络设备
if (ret == 0)
printk(KERN_INFO "%s: dm9000%c at %p,%p IRQ %d MAC: %pM (%s)\n",
ndev->name, dm9000_type_to_char(db->type),
db->io_addr, db->io_data, ndev->irq,
ndev->dev_addr, mac_src);
return 0;调用ether_setup函数对ndev成员进行初始化。
void ether_setup(struct net_device *dev)
{
dev->header_ops = ð_header_ops; /* 硬件头部操作函数集，主要完成创建硬件头和从 sk_buf 分析硬件头等操作 */
dev->type = ARPHRD_ETHER; // 设置以太网协议
dev->hard_header_len = ETH_HLEN; // 以太网头部大小 14B
dev->mtu = ETH_DATA_LEN; // 设置以太网 MTU 1500B
dev->addr_len = ETH_ALEN; // mac 地址长度 6B
dev->tx_queue_len = 1000; /* Ethernet wants good queues */
dev->flags = IFF_BROADCAST|IFF_MULTICAST;
memset(dev->broadcast, 0xFF, ETH_ALEN);
}初始化完ndev后，设置了netdev_ops 和 mac 地址，最后调用register_netdev函数注册了网络设备。至此，probe 函数分析完毕，紧接着把关注点放在netdev_ops上。
static const struct net_device_ops dm9000_netdev_ops = {
.ndo_open = dm9000_open, /* ifconfig eth0 up */
.ndo_stop = dm9000_stop, /* ifconfig eth0 down */
.ndo_start_xmit = dm9000_start_xmit, /* 数据包发送时由网络协议栈调用 */
.ndo_tx_timeout = dm9000_timeout, /* 数据包发送超时后会被调用 */
.ndo_set_multicast_list = dm9000_hash_table,
.ndo_do_ioctl = dm9000_ioctl,
.ndo_change_mtu = eth_change_mtu,
.ndo_validate_addr = eth_validate_addr,
.ndo_set_mac_address = eth_mac_addr,
#ifdef CONFIG_NET_POLL_CONTROLLER
.ndo_poll_controller = dm9000_poll_controller,
#endif
};dm9000 open 过程分析
当用户执行命令ifconfig eth0 up后会调用网卡驱动的 open 函数
/*
* Open the interface.
* The interface is opened whenever "ifconfig" actives it.
*/
static int dm9000_open(struct net_device *dev)
{
board_info_t *db = netdev_priv(dev);
unsigned long irqflags = db->irq_res->flags & IRQF_TRIGGER_MASK;
if (netif_msg_ifup(db))
dev_dbg(db->dev, "enabling %s\n", dev->name);
/* If there is no IRQ type specified, default to something that
* may work, and tell the user that this is a problem */
if (irqflags == IRQF_TRIGGER_NONE)
dev_warn(db->dev, "WARNING: no IRQ resource flags set.\n");
irqflags |= IRQF_SHARED;
/* 申请收发中断 */
if (request_irq(dev->irq, dm9000_interrupt, irqflags, dev->name, dev))
return -EAGAIN;
/* Initialize DM9000 board */
// dm9000_reset(db);
dm9000_init_dm9000(dev); /* 初始化 DM9000 */
/* Init driver variable */
db->dbug_cnt = 0;
mii_check_media(&db->mii, netif_msg_link(db), 1);
netif_start_queue(dev); /* 激活设备发送队列，允许上层调用 xxx_xmit 函数 */
dm9000_schedule_poll(db);
return 0;
}open 函数主要做了申请收发中断、初始化 DM9000、激活设备发送队列。其中 DM900 的初始化全是对硬件寄存器的操作，在此省略。
DM9000 发送过程分析
应用程序调用send函数去发送数据，内核协议栈会将数据构造成struct sk_buff后放入等待队列，调用start_xmit通知网卡发送数据。
static int dm9000_start_xmit(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
{
unsigned long flags;
board_info_t *db = netdev_priv(dev);
dm9000_dbg(db, 3, "%s:\n", __func__);
if ((db->tx_pkt_cnt > 0) && !netif_carrier_ok(dev))
return NETDEV_TX_BUSY;
spin_lock_irqsave(&db->lock, flags);
netif_stop_queue(dev); /* 关闭发送队列，通知协议接口层停止向下递交数据包 */
db->tx_pkt_cnt++;
dev->stats.tx_packets++;
dev->stats.tx_bytes += skb->len;
/* Set TX length to DM9000 */ // 设置数据包总长度
iow(db, DM9000_TXPLL, skb->len); // DM9000_TXPLL: 0xFC
iow(db, DM9000_TXPLH, skb->len >> 8); // DM9000_TXPLH: 0xFD
/* Move data to DM9000 TX RAM */ /* 将数据包放入 TX SRAM 中 */
writeb(DM9000_MWCMD, db->io_addr); // DM9000_MWCMD: 0xF8
(db->outblk)(db->io_data, skb->data, skb->len);
/* Issue TX polling command */ /* 开始将 TX SRAM 中的数据发送出去, 发送完毕会通过中断告知 */
iow(db, DM9000_TCR, TCR_TXREQ); /* Cleared after TX complete */ // DM9000_TCR: 0x02, TCR_TXREQ: 1 << 0
dev->trans_start = jiffies;
spin_unlock_irqrestore(&db->lock, flags);
/* free this SKB */
dev_kfree_skb(skb);
return NETDEV_TX_OK;
}
由以上代码可知，先关闭发送队列，通知协议接口层停止向下递交数据包, 然后设置数据包的总长度后将数据包拷贝进 DM9000 的 TX SRAM 中，再然后置位 TCR 寄存器后网卡开始发送数据，该标志位会在发送完毕后硬件自动清 0, 最后由中断通知 CPU 数据发送完毕
在 open 函数中申请过 DM9000 的硬件中断，该中断在发送和接收完毕都会触发，在这先只关注中断处理函数的发送完毕过程
static irqreturn_t dm9000_interrupt(int irq, void *dev_id)
{
struct net_device *dev = dev_id;
board_info_t *db = netdev_priv(dev);
int int_status;
unsigned long flags;
u8 reg_save;
dm9000_dbg(db, 3, "entering %s\n", __func__);
/* A real interrupt coming */
/* holders of db->lock must always block IRQs */
spin_lock_irqsave(&db->lock, flags);
/* Save previous register address */
reg_save = readb(db->io_addr);
/* Disable all interrupts */
iow(db, DM9000_IMR, IMR_PAR); // 先 disable 掉所有中断
/* Got DM9000 interrupt status */
int_status = ior(db, DM9000_ISR); /* Got ISR */ /* 获取中断状态, 是接收中断还是发送中断 */
iow(db, DM9000_ISR, int_status); /* Clear ISR status */ /* 清中断 */
if (netif_msg_intr(db))
dev_dbg(db->dev, "interrupt status %02x\n", int_status);
/* Received the coming packet */
if (int_status & ISR_PRS) /* ISR_PRS: 1 << 0, 接收中断 */
dm9000_rx(dev);
/* Got DM9000 interrupt status */
int_status |= ior(db, DM9000_ISR); /* Got ISR */
/* Trnasmit Interrupt check */
if (int_status & ISR_PTS) /* ISR_PTS: 1 << 1, 发送中断 */
{
iow(db, DM9000_ISR, ISR_PTS); /* Clear ISR status */
dm9000_tx_done(dev, db);
}
if (db->type != TYPE_DM9000E) {
if (int_status & ISR_LNKCHNG) {
/* fire a link-change request */
schedule_delayed_work(&db->phy_poll, 1);
}
}
/* Re-enable interrupt mask */
iow(db, DM9000_IMR, db->imr_all);
/* Restore previous register address */
writeb(reg_save, db->io_addr);
spin_unlock_irqrestore(&db->lock, flags);
return IRQ_HANDLED;
}先禁用所有中断，然后通过读取 ISR 寄存器获取中断状态
由 bit 0 和 1 可判断是接收中断还是发送中断， 如果是发送中断，则清中断后调用dm9000_tx_done函数
static void dm9000_tx_done(struct net_device *dev, board_info_t *db)
{
int tx_status = ior(db, DM9000_TCR); /* Got TX status */
if (tx_status & TCR_TXREQ) {
dev->stats.tx_fifo_errors++;
} else {
if (db->tx_pkt_cnt && !db->wait_reset) {
/* One packet sent complete */
db->tx_pkt_cnt = 0;
dev->trans_start = 0;
netif_wake_queue(dev); /* 唤醒发送队列，协议接口层可以继续向下递交数据了 */
}
}
}再次读取寄存器状态，如果发送中断未置位，则唤醒发送队列，表示协议接口层可以继续向下递交数据了。由于在dm9000_start_xmit函数中将发送队列关闭了并且调用dm9000_tx_done前清了中断，此时如果中断仍置位，表示出错了，所以dev->stats.tx_fifo_errors++;
以 UDP 为例，下图说明 DM9000 发送数据包的流程
DM9000 接收过程分析
由发送过程分析可知，接收也是由中断通知的。而且与发送过程共用同一个中断处理函数，当中断是接收中断时会调用dm9000_rx函数来处理接收过程。
RX SRAM 中一个完整数据包包含 4 字节的头部，其中第一个字节固定为 0x01, 第二个字节为数据包状态，最后两个字节表示有效数据的长度。驱动代码中用这样一个结构体来表示头部，头部之后的数据才为真正有效数据
struct dm9000_rxhdr {
u8 RxPktReady; // 固定为 0x01
u8 RxStatus;
__le16 RxLen;
} __attribute__((__packed__));dm9000_rx函数比较长，关键部分都在代码中注释说明
static void dm9000_rx(struct net_device *dev)
{
board_info_t *db = netdev_priv(dev);
struct dm9000_rxhdr rxhdr; /* RX SRAM 存储的数据的四字节头部, 去除头部后才是数据包 */
struct sk_buff *skb;
u8 rxbyte, *rdptr;
bool GoodPacket;
int RxLen;
int save_mrr, calc_mrr, check_mrr;
/* Check packet ready or not */
do {
ior(db, DM9000_MRCMDX); /* Dummy read */
save_mrr = (ior(db, 0xf5) << 8) | ior(db, 0xf4);
/* Get most updated data */
rxbyte = ior(db, DM9000_MRCMDX); /* 读取 RX SRAM 的数据, 地址不会自增 */
if(rxbyte != DM9000_PKT_RDY) /* DM9000_PKT_RDY: 0x01, RX sram存储的数据的四字节头部第一字节固定为 0x01 */
{
/* Status check: this byte must be 0 or 1 */
if (rxbyte > DM9000_PKT_RDY) {
dev_warn(db->dev, "status check fail: %d\n", rxbyte);
iow(db, DM9000_RCR, 0x00); /* Stop Device */
iow(db, DM9000_IMR, IMR_PAR); /* Stop INT request */
db->wait_reset = 1;
dev->trans_start = 1;
}
return;
}
/* A packet ready now & Get status/length */
GoodPacket = true;
writeb(DM9000_MRCMD, db->io_addr); /* 读取 RX SRAM 的数据, 并且地址自增 */
(db->inblk)(db->io_data, &rxhdr, sizeof(rxhdr));
RxLen = le16_to_cpu(rxhdr.RxLen); // 数据包的总长度
calc_mrr = save_mrr + 4 + RxLen;
if(0x00 == db->io_mode) //16 bit only
{
if(RxLen & 0x01) calc_mrr++;
}
if(calc_mrr > 0x3fff) calc_mrr -= 0x3400;
if (netif_msg_rx_status(db))
dev_dbg(db->dev, "RX: status %02x, length %04x\n",
rxhdr.RxStatus, RxLen);
/* Packet Status check */
/* 64 < 以太网帧长度 <= 1536 */
if (RxLen < 0x40) {
GoodPacket = false;
if (netif_msg_rx_err(db))
dev_dbg(db->dev, "RX: Bad Packet (runt)\n");
}
if (RxLen > DM9000_PKT_MAX) {
dev_dbg(db->dev, "RST: RX Len:%x\n", RxLen);
}
// 校验头部的状态值，判断是否是一个正常的数据包
/* rxhdr.RxStatus is identical to RSR register. */
if (rxhdr.RxStatus & (RSR_FOE | RSR_CE | RSR_AE |
RSR_PLE | RSR_RWTO |
RSR_LCS | RSR_RF)) {
if (rxhdr.RxStatus & RSR_FOE) {
if (netif_msg_rx_err(db))
dev_dbg(db->dev, "fifo error\n");
dev->stats.rx_fifo_errors++;
}
if (rxhdr.RxStatus & RSR_CE) {
if (netif_msg_rx_err(db))
dev_dbg(db->dev, "crc error\n");
dev->stats.rx_crc_errors++;
GoodPacket = false;
}
if (rxhdr.RxStatus & RSR_RF) {
if (netif_msg_rx_err(db))
dev_dbg(db->dev, "length error\n");
dev->stats.rx_length_errors++;
GoodPacket = false;
}
}
/* Move data from DM9000 */
if (GoodPacket &&
((skb = dev_alloc_skb(RxLen + 4)) != NULL)) { // 如果是正常数据包，就申请 sk buffer
skb_reserve(skb, 2);
rdptr = (u8 *) skb_put(skb, RxLen - 4);
/* Read received packet from RX SRAM */
(db->inblk)(db->io_data, rdptr, RxLen); // 将 RX SRAM 中的有效数据拷贝到 sk buffer 中
dev->stats.rx_bytes += RxLen;
/* Pass to upper layer */
skb->protocol = eth_type_trans(skb, dev);
netif_rx(skb); /* 将 skb uffer 向上递交给协议接口层 */
dev->stats.rx_packets++;
check_mrr = (ior(db, 0xf5) << 8) | ior(db, 0xf4);
if(calc_mrr != check_mrr)
{
if (netif_msg_rx_err(db))
dev_dbg(db->dev, "rx point error %04x %04x %04x %04x\n",
save_mrr, RxLen, calc_mrr, check_mrr);
iow(db, 0xf5, (calc_mrr >> 8) & 0xff);
iow(db, 0xf4, calc_mrr & 0xff);
}
} else {
/* need to dump the packet's data */
iow(db, 0xf5, (calc_mrr >> 8) & 0xff);
iow(db, 0xf4, calc_mrr & 0xff);
}
} while (rxbyte & DM9000_PKT_RDY);
}大体逻辑可以归为以下流程：
1.先读取 RX SRAM 中 4 字节头部到struct dm9000_rxhdr rxhdr中
2.判断第一字节是否为 0x01, 判断数据包总长度是否符合以太网规范，最后根据头部中的状态值是否是一个正常的封包
3.经过 2 判断是正常封包后，读取有效数据
4.创建分配 sk buffer，并将有效数据拷贝到 sk buffer 中
5.调用netif_rx, 将 sk buffer 向上递交给协议接口层
以 UDP 为例，下图说明 DM9000 接收数据包的流程
NAPI 方式接收介绍
通常情况下，网络驱动以中断方式接收数据，但是当数据量大的时候会频繁产生中断，CPU 要频繁去处理中断导致效率低下而不如纯轮询模式。在 kernel 2.5 之后引入了新的处理方式，叫 NAPI，综合了中断方式和轮询方式。NAPI 这个名字取得不知所云，据说由于当时未找到合适的名字，就叫 NAPI (New API)，目前已经公认为专有名词了。
NAPI 接收数据的流程：接收中断来临 -> 关闭接收中断 -> 轮询方式接收所有数据包直到为空 -> 开启接收中断 -> 接收中断来临 -> …
笔者在 DM9000 中加入了 NAPI 的支持 git commit。
主要修改如下：
1.在driver/net/Kconfig中加入配置
config DM9000_NAPI
bool "DM9000 NAPI"
depends on DM9000
default n
help
Support DM9000 driver run NAPI mode２.在struct board_info添加成员
#ifdef CONFIG_DM9000_NAPI
struct napi_struct napi;
#endif３.在 probe 函数中调用netif_napi_add注册 NAPI 要调度执行的轮询函数
#define DM9000_NAPI_WEIGHT 64
#ifdef CONFIG_DM9000_NAPI
netif_napi_add(ndev, &db->napi, dm9000_napi_poll, DM9000_NAPI_WEIGHT);
#endifdm9000_napi_poll函数如下
#ifdef CONFIG_DM9000_NAPI
static int dm9000_napi_poll(struct napi_struct *napi, int budget)
{
board_info_t *db = container_of(napi, board_info_t, napi);
unsigned long flags;
u8 reg_save;
spin_lock_irqsave(&db->lock, flags);
reg_save = readb(db->io_addr);
dm9000_rx(db->ndev, budget); // 轮询处理收包
napi_complete(napi);
iow(db, DM9000_IMR, db->imr_all);
writeb(reg_save, db->io_addr);
spin_unlock_irqrestore(&db->lock, flags);
return 0;
}
#endifdm9000_rx轮询处理完收包后，需要调用napi_complete表示轮询完毕。
４.在 open 函数中调用napi_enable使能 NAPI 调度
#ifdef CONFIG_DM9000_NAPI
napi_enable(&db->napi);
#endif同样在 stop 函数中禁止 NAPI 调度
#ifdef CONFIG_DM9000_NAPI
napi_disable(&db->napi);
#endif本文作者： Ifan Tsai ?(菜菜)
本文链接： /developer/article/2164607
版权声明： 本文采用 知识共享署名-非商业性使用-相同方式共享 4.0 国际许可协议 进行许可。转载请注明出处！
本文参与?腾讯云自媒体分享计划，分享自作者个人站点/博客。
原始发表：2021-10-11，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
评论
登录后参与评论
推荐阅读
目录