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網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)編寫

2019-11-17 05:15:43
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供稿:網(wǎng)友

  工作需要寫了我們公司一塊網(wǎng)卡的linux驅(qū)動(dòng)程序。經(jīng)歷一個(gè)從無到有的過程,深感技術(shù)交流的重要。Linux作為挑戰(zhàn)微軟壟斷的強(qiáng)有力武器,日益受到大家的喜愛。真希望她能在中國迅速成長。把程序文檔貼出來,希望和大家探討Linux技術(shù)和應(yīng)用,促進(jìn)Linux在中國的普及。
本文可隨意轉(zhuǎn)載,但請(qǐng)不要在盈利性出版物上刊登。
------------------ linux操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序編寫 -------------------
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linux操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序編寫

一.linux系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序概述
1.1 linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序分類
1.2 編寫驅(qū)動(dòng)程序的一些基本概念
二.linux系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序
2.1 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序的結(jié)構(gòu)
2.2 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序的基本方法
2.3 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序中用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
2.4 常用的系統(tǒng)支持
三.編寫linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序中可能碰到的問題
3.1 中斷共享
3.2 硬件發(fā)送忙時(shí)的處理
3.3 流量控制(flow control)
3.4 調(diào)試
四.進(jìn)一步的閱讀
五.雜項(xiàng)

[目錄]

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概述

一.linux系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序概述
1.1 linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序分類
linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序在Linux的內(nèi)核源代碼中占有很大的比例,源代碼的長度日益增加,主要是驅(qū)動(dòng)程序的增加。在Linux內(nèi)核的不斷升級(jí)過程中,驅(qū)動(dòng)程序的結(jié)構(gòu)還是相對(duì)穩(wěn)定。在2.0.xx到2.2.xx的變動(dòng)里,驅(qū)動(dòng)程序的編寫做了一些改變,但是從2.0.xx的驅(qū)動(dòng)到2.2.xx的移植只需做少量的工作。
linux系統(tǒng)的設(shè)備分為字符設(shè)備(char device),塊設(shè)備(block device)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(network device)三種。字符設(shè)備是指存取時(shí)沒有緩存的設(shè)備。塊設(shè)備的讀寫都有緩存來支持,并且塊設(shè)備必須能夠隨機(jī)存取(random access),字符設(shè)備則沒有這個(gè)要求。典型的字符設(shè)備包括鼠標(biāo),鍵盤,串行口等。塊設(shè)備主要包括硬盤軟盤設(shè)備,CD-ROM等。一個(gè)文件系統(tǒng)要安裝進(jìn)入操作系統(tǒng)必須在塊設(shè)備上。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在linux里做專門的處理。Linux的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要是基于BSD unix的socket機(jī)制。在系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)程序之間定義有專門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(sk_buff)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞。系統(tǒng)里支持對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的緩存,提供流量控制機(jī)制,提供對(duì)多協(xié)議的支持。

1.2 編寫驅(qū)動(dòng)程序的一些基本概念
無論是什么操作系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序,都有一些通用的概念。操作系統(tǒng)提供給驅(qū)動(dòng)程序的支持也大致相同。下面簡(jiǎn)單介紹一下網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的一些基本要求。

1.2.1 發(fā)送和接收
這是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備最基本的功能。一塊網(wǎng)卡所做的無非就是收發(fā)工作。所以驅(qū)動(dòng)程序里要告訴系統(tǒng)你的發(fā)送函數(shù)在哪里,系統(tǒng)在有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)就會(huì)調(diào)用你的發(fā)送程序。還有驅(qū)動(dòng)程序由于是直接操縱硬件的,所以網(wǎng)絡(luò)硬件有數(shù)據(jù)收到最先能得到這個(gè)數(shù)據(jù)的也就是驅(qū)動(dòng)程序,它負(fù)責(zé)把這些原始數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理然后送給系統(tǒng)。這里,操作系統(tǒng)必須要提供兩個(gè)機(jī)制,一個(gè)是找到驅(qū)動(dòng)程序的發(fā)送函數(shù),一個(gè)是驅(qū)動(dòng)程序把收到的數(shù)據(jù)送給系統(tǒng)。

1.2.2 中斷
中斷在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)中有重要的地位。操作系統(tǒng)必須提供驅(qū)動(dòng)程序響應(yīng)中斷的能力。一般是把一個(gè)中斷處理程序注冊(cè)到系統(tǒng)中去。操作系統(tǒng)在硬件中斷發(fā)生后調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序的處理程序。linux支持中斷的共享,即多個(gè)設(shè)備共享一個(gè)中斷。

1.2.3 時(shí)鐘
在實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)程序時(shí),很多地方會(huì)用到時(shí)鐘。如某些協(xié)議里的超時(shí)處理,沒有中斷機(jī)制的硬件的輪詢等。操作系統(tǒng)應(yīng)為驅(qū)動(dòng)程序提供定時(shí)機(jī)制。一般是在預(yù)定的時(shí)間過了以后回調(diào)注冊(cè)的時(shí)鐘函數(shù)。在網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序中,假如硬件沒有中斷功能,定時(shí)器可以提供輪詢(poll)方式對(duì)硬件進(jìn)行存取。或者是實(shí)現(xiàn)某些協(xié)議時(shí)需要的超時(shí)重傳等。





[目錄]

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設(shè)備驅(qū)動(dòng)

二.linux系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序
2.1 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序的結(jié)構(gòu)
所有的linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序遵循通用的接口。設(shè)計(jì)時(shí)采用的是面向?qū)ο蟮姆椒āR粋€(gè)設(shè)備就是一個(gè)對(duì)象(device 結(jié)構(gòu)),它內(nèi)部有自己的數(shù)據(jù)和方法。每一個(gè)設(shè)備的方法被調(diào)用時(shí)的第一個(gè)參數(shù)都是這個(gè)設(shè)備對(duì)象本身。這樣這個(gè)方法就可以存取自身的數(shù)據(jù)(類似面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)時(shí)的this引用)。
一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備最基本的方法有初始化、發(fā)送和接收。

------------------- ---------------------

deliver packets receive packets queue
(dev_queue_xmit()) them(netif_rx())
------------------- ---------------------
/
/
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methods and variables(initialize,open,close,hard_xmit,
interrupt handler,config,resources,status...)
-------------------------------------------------------
/
/
----------------- ----------------------
send to hardware receivce from hardware
----------------- ----------------------
/
/
-----------------------------------------------------
hardware media
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初始化程序完成硬件的初始化、device中變量的初始化和系統(tǒng)資源的申請(qǐng)。發(fā)送程序是在驅(qū)動(dòng)程序的上層協(xié)議層有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)自動(dòng)調(diào)用的。一般驅(qū)動(dòng)程序中不對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存,而是直接使用硬件的發(fā)送功能把數(shù)據(jù)發(fā)送出去。接收數(shù)據(jù)一般是通過硬件中斷來通知的。在中斷處理程序里,把硬件幀信息填入一個(gè)skbuff結(jié)構(gòu)中,然后調(diào)用netif_rx()傳遞給上層處理。


2.2 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序的基本方法
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備做為一個(gè)對(duì)象,提供一些方法供系統(tǒng)訪問。正是這些有統(tǒng)一接口的方法,掩蔽了硬件的具體細(xì)節(jié),讓系統(tǒng)對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的訪問都采用統(tǒng)一的形式,做到硬件無關(guān)性。
下面解釋最基本的方法。

2.2.1 初始化(initialize)
驅(qū)動(dòng)程序必須有一個(gè)初始化方法。在把驅(qū)動(dòng)程序載入系統(tǒng)的時(shí)候會(huì)調(diào)用這個(gè)初始化程序。它做以下幾方面的工作。檢測(cè)設(shè)備。在初始化程序里你可以根據(jù)硬件的特征檢查硬件是否存在,然后決定是否啟動(dòng)這個(gè)驅(qū)動(dòng)程序。配置和初始化硬件。在初始化程序里你可以完成對(duì)硬件資源的配置,比如即插即用的硬件就可以在這個(gè)時(shí)候進(jìn)行配置(linux內(nèi)核對(duì)PnP功能沒有很好的支持,可以在驅(qū)動(dòng)程序里完成這個(gè)功能)。配置或協(xié)商好硬件占用的資源以后,就可以向系統(tǒng)申請(qǐng)這些資源。有些資源是可以和別的設(shè)備共享的,如中斷。有些是不能共享的,如IO、DMA。接下來你要初始化device結(jié)構(gòu)中的變量。最后,你可以讓硬件正式開始工作。

2.2.2 打開(open)
open這個(gè)方法在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序里是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備被激活的時(shí)候被調(diào)用(即設(shè)備狀態(tài)由down-->up)。所以實(shí)際上很多在initialize中的工作可以放到這里來做。比如資源的申請(qǐng),硬件的激活。假如dev->open返回非0(error),則硬件的狀態(tài)還是down。
open方法另一個(gè)作用是假如驅(qū)動(dòng)程序做為一個(gè)模塊被裝入,則要防止模塊卸載時(shí)設(shè)備處于打開狀態(tài)。在open方法里要調(diào)用MOD_INC_USE_COUNT宏。

2.2.3 關(guān)閉(stop)
close方法做和open相反的工作。可以釋放某些資源以減少系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。close是在設(shè)備狀態(tài)由up轉(zhuǎn)為down時(shí)被調(diào)用的。另外假如是做為模塊裝入的驅(qū)動(dòng)程序,close里應(yīng)該調(diào)用MOD_DEC_USE_COUNT,減少設(shè)備被引用的次數(shù),以使驅(qū)動(dòng)程序可以被卸載。
另外close方法必須返回成功(0==sUCcess)。

2.2.4 發(fā)送(hard_start_xmit)
所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序都必須有這個(gè)發(fā)送方法。在系統(tǒng)調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序的xmit時(shí),發(fā)送的數(shù)據(jù)放在一個(gè)sk_buff結(jié)構(gòu)中。一般的驅(qū)動(dòng)程序把數(shù)據(jù)傳給硬件發(fā)出去。也有一些非凡的設(shè)備比如loopback把數(shù)據(jù)組成一個(gè)接收數(shù)據(jù)再回送給系統(tǒng),或者dummy設(shè)備直接丟棄數(shù)據(jù)。
假如發(fā)送成功,hard_start_xmit方法里釋放sk_buff,返回0(發(fā)送成功)。假如設(shè)備暫時(shí)無法處理,比如硬件忙,則返回1。這時(shí)假如dev->tbusy置為非0,則系統(tǒng)認(rèn)為硬件忙,要等到dev->tbusy置0以后才會(huì)再次發(fā)送。tbusy的置0任務(wù)一般由中斷完成。硬件在發(fā)送結(jié)束后產(chǎn)生中斷,這時(shí)可以把tbusy置0,然后用mark_bh()調(diào)用通知系統(tǒng)可以再次發(fā)送。在發(fā)送不成功的情況下,也可以不置dev->tbusy為非0,這樣系統(tǒng)會(huì)不斷嘗試重發(fā)。假如hard_start_xmit發(fā)送不成功,則不要釋放sk_buff。
傳送下來的sk_buff中的數(shù)據(jù)已經(jīng)包含硬件需要的幀頭。所以在發(fā)送方法里不需要再填充硬件幀頭,數(shù)據(jù)可以直接提交給硬件發(fā)送。sk_buff是被鎖住的(locked),確保其他程序不會(huì)存取它。

2.2.5 接收(reception)
驅(qū)動(dòng)程序并不存在一個(gè)接收方法。有數(shù)據(jù)收到應(yīng)該是驅(qū)動(dòng)程序來通知系統(tǒng)的。一般設(shè)備收到數(shù)據(jù)后都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷,在中斷處理程序中驅(qū)動(dòng)程序申請(qǐng)一塊sk_buff(skb),從硬件讀出數(shù)據(jù)放置到申請(qǐng)好的緩沖區(qū)里。接下來填充sk_buff中的一些信息。skb->dev = dev,判定收到幀的協(xié)議類型,填入skb->PRotocol(多協(xié)議的支持)。把指針skb->mac.raw指向硬件數(shù)據(jù)然后丟棄硬件幀頭(skb_pull)。還要設(shè)置skb->pkt_type,標(biāo)明第二層(鏈路層)數(shù)據(jù)類型。可以是以下類型:
PACKET_BROADCAST : 鏈路層廣播
PACKET_MULTICAST : 鏈路層組播
PACKET_SELF : 發(fā)給自己的幀

PACKET_OTHERHOST : 發(fā)給別人的幀(監(jiān)聽模式時(shí)會(huì)有這種幀)

最后調(diào)用netif_rx()把數(shù)據(jù)傳送給協(xié)議層。netif_rx()里數(shù)據(jù)放入處理隊(duì)列然后返回,真正的處理是在中斷返回以后,這樣可以減少中斷時(shí)間。調(diào)用netif_rx()以后,驅(qū)動(dòng)程序就不能再存取數(shù)據(jù)緩沖區(qū)skb。

2.2.6 硬件幀頭(hard_header)
硬件一般都會(huì)在上層數(shù)據(jù)發(fā)送之前加上自己的硬件幀頭,比如以太網(wǎng)(Ethernet)就有14字節(jié)的幀頭。這個(gè)幀頭是加在上層ip、ipx等數(shù)據(jù)包的前面的。驅(qū)動(dòng)程序提供一個(gè)hard_header方法,協(xié)議層(ip、ipx、arp等)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前會(huì)調(diào)用這段程序。
硬件幀頭的長度必須填在dev->hard_header_len,這樣協(xié)議層回在數(shù)據(jù)之前保留好硬件幀頭的空間。這樣hard_header程序只要調(diào)用skb_push然后正確填入硬件幀頭就可以了。
在協(xié)議層調(diào)用hard_header時(shí),傳送的參數(shù)包括(2.0.xx):數(shù)據(jù)的sk_buff,device指針,protocol,目的地址(daddr),源地址(saddr),數(shù)據(jù)長度(len)。數(shù)據(jù)長度不要使用sk_buff中的參數(shù),因?yàn)檎{(diào)用hard_header時(shí)數(shù)據(jù)可能還沒完全組織好。saddr是NULL的話是使用缺省地址(default)。daddr是NULL表明協(xié)議層不知道硬件目的地址。假如hard_header完全填好了硬件幀頭,則返回添加的字節(jié)數(shù)。假如硬件幀頭中的信息還不完全(比如daddr為NULL,但是幀頭中需要目的硬件地址。典型的情況是以太網(wǎng)需要地址解析(arp)),則返回負(fù)字節(jié)數(shù)。hard_header返回負(fù)數(shù)的情況下,協(xié)議層會(huì)做進(jìn)一步的build header的工作。目前l(fā)inux系統(tǒng)里就是做arp(假如hard_header返回正,dev->arp=1,表明不需要做arp,返回負(fù),dev->arp=0,做arp)。
對(duì)hard_header的調(diào)用在每個(gè)協(xié)議層的處理程序里。如ip_output。

2.2.7 地址解析(xarp)
有些網(wǎng)絡(luò)有硬件地址(比如Ethernet),并且在發(fā)送硬件幀時(shí)需要知道目的硬件地址。這樣就需要上層協(xié)議地址(ip、ipx)和硬件地址的對(duì)應(yīng)。這個(gè)對(duì)應(yīng)是通過地址解析完成的。需要做arp的的設(shè)備在發(fā)送之前會(huì)調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序的rebuild_header方法。調(diào)用的主要參數(shù)包括指向硬件幀頭的指針,協(xié)議層地址。假如驅(qū)動(dòng)程序能夠解析硬件地址,就返回1,假如不能,返回0。
對(duì)rebuild_header的調(diào)用在net/core/dev.c的do_dev_queue_xmit()里。

2.2.8 參數(shù)設(shè)置和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)
在驅(qū)動(dòng)程序里還提供一些方法供系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和讀取信息。一般只有超級(jí)用戶(root)權(quán)限才能對(duì)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置方法有:
dev->set_mac_address()
當(dāng)用戶調(diào)用ioctl類型為SIOCSIFHWADDR時(shí)是要設(shè)置這個(gè)設(shè)備的mac地址。一般對(duì)mac地址的設(shè)置沒有太大意義的。
dev->set_config()
當(dāng)用戶調(diào)用ioctl時(shí)類型為SIOCSIFMAP時(shí),系統(tǒng)會(huì)調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序的set_config方法。用戶會(huì)傳遞一個(gè)ifmap結(jié)構(gòu)包含需要的I/O、中斷等參數(shù)。
dev->do_ioctl()
假如用戶調(diào)用ioctl時(shí)類型在SIOCDEVPRIVATE和SIOCDEVPRIVATE+15之間,系統(tǒng)會(huì)調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序的這個(gè)方法。一般是設(shè)置設(shè)備的專用數(shù)據(jù)。
讀取信息也是通過ioctl調(diào)用進(jìn)行。除次之外驅(qū)動(dòng)程序還可以提供一個(gè)dev->get_stats方法,返回一個(gè)enet_statistics結(jié)構(gòu),包含發(fā)送接收的統(tǒng)計(jì)信息。
ioctl的處理在net/core/dev.c的dev_ioctl()和dev_ifsioc()里。


2.3 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序中用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
最重要的是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。定義在include/linux/netdevice.h里。它的注釋已經(jīng)足夠詳盡。
struct device
{

/*
* This is the first field of the "visible" part of this structure
* (i.e. as seen by users in the "Space.c" file). It is the name
* the interface.
*/
char *name;

/* I/O specific fields - FIXME: Merge these and struct ifmap into one */
unsigned long rmem_end; /* shmem "recv" end */
unsigned long rmem_start; /* shmem "recv" start */
unsigned long mem_end; /* shared mem end */
unsigned long mem_start; /* shared mem start */
unsigned long base_addr; /* device I/O address */
unsigned char irq; /* device IRQ number */

/* Low-level status flags. */
volatile unsigned char start, /* start an Operation */
interrupt; /* interrupt arrived */
/* 在處理中斷時(shí)interrupt設(shè)為1,處理完清0。 */
unsigned long tbusy; /* transmitter busy must be longg for
bitops */

struct device *next;

/* The device initialization function. Called only once. */
/* 指向驅(qū)動(dòng)程序的初始化方法。 */
int (*init)(struct device *dev);


/* Some hardware also needs these fields, but they are not part of the
usual set specified in Space.c. */
/* 一些硬件可以在一塊板上支持多個(gè)接口,可能用到if_port。 */
unsigned char if_port; /* Selectable AUI, TP,..*/
unsigned char dma; /* DMA channel */

struct enet_statistics* (*get_stats)(struct device *dev);

/*
* This marks the end of the "visible" part of the structure. All
* fields hereafter are internal to the system, and may change at
* will (read: may be cleaned up at will).
*/

/* These may be needed for future network-power-down code. */
/* trans_start記錄最后一次成功發(fā)送的時(shí)間。可以用來確定硬件是否工作正常。*/
unsigned long trans_start; /* Time (in jiffies) of last Tx */
unsigned long last_rx; /* Time of last Rx */

/* flags里面有很多內(nèi)容,定義在include/linux/if.h里。*/
unsigned short flags; /* interface flags (a la BSD) */
unsigned short family; /* address family ID (AF_INET) */
unsigned short metric; /* routing metric (not used) */
unsigned short mtu; /* interface MTU value */

/* type標(biāo)明物理硬件的類型。主要說明硬件是否需要arp。定義在
include/linux/if_arp.h里。 */
unsigned short type; /* interface hardware type */

/* 上層協(xié)議層根據(jù)hard_header_len在發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)前面預(yù)留硬件幀頭空間。*/
unsigned short hard_header_len; /* hardware hdr length */

/* priv指向驅(qū)動(dòng)程序自己定義的一些參數(shù)。*/
void *priv; /* pointer to private data */

/* Interface address info. */
unsigned char broadcast[MAX_ADDR_LEN]; /* hw bcast add */
unsigned char pad; /* make dev_addr alignedd to 8
bytes */
unsigned char dev_addr[MAX_ADDR_LEN]; /* hw address */
unsigned char addr_len; /* hardware address length */
unsigned long pa_addr; /* protocol address */
unsigned long pa_brdaddr; /* protocol broadcast addr */
unsigned long pa_dstaddr; /* protocol P-P other side addr */
unsigned long pa_mask; /* protocol netmask */
unsigned short pa_alen; /* protocol address length */

struct dev_mc_list *mc_list; /* Multicast mac addresses */
int mc_count; /* Number of installed mcasts */

struct ip_mc_list *ip_mc_list; /* IP multicast filter chain */
__u32 tx_queue_len; /* Max frames per queue allowed */

/* For load balancing driver pair support */

unsigned long pkt_queue; /* Packets queued */
struct device *slave; /* Slave device */
struct net_alias_info *alias_info; /* main dev alias info */
struct net_alias *my_alias; /* alias devs */

/* Pointer to the interface buffers. */
struct sk_buff_head buffs[DEV_NUMBUFFS];

/* Pointers to interface service routines. */
int (*open)(struct device *dev);
int (*stop)(struct device *dev);
int (*hard_start_xmit) (struct sk_buff *skb,
struct device *dev);
int (*hard_header) (struct sk_buff *skb,

struct device *dev,
unsigned short type,
void *daddr,
void *saddr,
unsigned len);
int (*rebuild_header)(void *eth, struct device *dev,
unsigned long raddr, struct sk_buff *skb);
#define HAVE_MULTICAST
void (*set_multicast_list)(struct device *dev);
#define HAVE_SET_MAC_ADDR
int (*set_mac_address)(struct device *dev, void *addr);
#define HAVE_PRIVATE_IOCTL
int (*do_ioctl)(struct device *dev, struct ifreq *ifr, intt cmd);
#define HAVE_SET_CONFIG
int (*set_config)(struct device *dev, struct ifmap *map);
#define HAVE_HEADER_CACHE
void (*header_cache_bind)(struct hh_cache **hhp, struct devvice
*dev, unsigned short htype, __u32 daddr);
void (*header_cache_update)(struct hh_cache *hh, struct devvice
*dev, unsigned char * haddr);
#define HAVE_CHANGE_MTU
int (*change_mtu)(struct device *dev, int new_mtu);

struct iw_statistics* (*get_wireless_stats)(struct device *dev);
};


2.4 常用的系統(tǒng)支持

2.4.1 內(nèi)存申請(qǐng)和釋放
include/linux/kernel.h里聲明了kmalloc()和kfree()。用于在內(nèi)核模式下申請(qǐng)和釋放內(nèi)存。
void *kmalloc(unsigned int len,int priority);
void kfree(void *__ptr);
與用戶模式下的malloc()不同,kmalloc()申請(qǐng)空間有大小限制。長度是2的整次方。可以申請(qǐng)的最大長度也有限制。另外kmalloc()有priority參數(shù),通常使用時(shí)可以為GFP_KERNEL,假如在中斷里調(diào)用用GFP_ATOMIC參數(shù),因?yàn)槭褂肎FP_KERNEL則調(diào)用者可能進(jìn)入sleep狀態(tài),在處理中斷時(shí)是不答應(yīng)的。
kfree()釋放的內(nèi)存必須是kmalloc()申請(qǐng)的。假如知道內(nèi)存的大小,也可以用kfree_s()釋放。

2.4.2 request_irq()、free_irq()
這是驅(qū)動(dòng)程序申請(qǐng)中斷和釋放中斷的調(diào)用。在include/linux/sched.h里聲明。

request_irq()調(diào)用的定義:
int request_irq(unsigned int irq,
void (*handler)(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs),
unsigned long irqflags,
const char * devname,
void *dev_id);
irq是要申請(qǐng)的硬件中斷號(hào)。在Intel平臺(tái),范圍0--15。handler是向系統(tǒng)登記的中斷處理函數(shù)。這是一個(gè)回調(diào)函數(shù),中斷發(fā)生時(shí),系統(tǒng)調(diào)用這個(gè)函數(shù),傳入的參數(shù)包括硬件中斷號(hào),device id,寄存器值。dev_id就是下面的request_irq時(shí)傳遞給系統(tǒng)的參數(shù)dev_id。irqflags是中斷處理的一些屬性。比較重要的有SA_INTERRUPT,標(biāo)明中斷處理程序是快速處理程序(設(shè)置SA_INTERRUPT)還是慢速處理程序(不設(shè)置SA_INTERRUPT)。快速處理程序被調(diào)用時(shí)屏蔽所有中斷。慢速處理程序不屏蔽。還有一個(gè)SA_SHIRQ屬性,設(shè)置了以后運(yùn)行多個(gè)設(shè)備共享中斷。dev_id在中斷共享時(shí)會(huì)用到。一般設(shè)置為這個(gè)設(shè)備的device結(jié)構(gòu)本身或者NULL。中斷處理程序可以用dev_id找到相應(yīng)的控制這個(gè)中斷的設(shè)備,或者用irq2dev_map找到中斷對(duì)應(yīng)的設(shè)備。
void free_irq(unsigned int irq,void *dev_id);

2.4.3 時(shí)鐘
時(shí)鐘的處理類似中斷,也是登記一個(gè)時(shí)間處理函數(shù),在預(yù)定的時(shí)間過后,系統(tǒng)會(huì)調(diào)用這個(gè)函數(shù)。在include/linux/timer.h里聲明。
struct timer_list {
struct timer_list *next;
struct timer_list *prev;
unsigned long eXPires;
unsigned long data;
void (*function)(unsigned long);
};
void add_timer(struct timer_list * timer);
int del_timer(struct timer_list * timer);
void init_timer(struct timer_list * timer);
使用時(shí)鐘,先聲明一個(gè)timer_list結(jié)構(gòu),調(diào)用init_timer對(duì)它進(jìn)行初始化。time_list結(jié)構(gòu)里expires是標(biāo)明這個(gè)時(shí)鐘的周期,單位采用jiffies的單位。jiffies是linux一個(gè)全局變量,代表時(shí)間。它的單位隨硬件平臺(tái)的不同而不同。系統(tǒng)里定義了一個(gè)常數(shù)HZ,代表每秒種最小時(shí)間間隔的數(shù)目。這樣jiffies的單位就是1/HZ。Intel平臺(tái)jiffies的單位是1/100秒,這就是系統(tǒng)所能分辨的最小時(shí)間間隔了。所以expires/HZ就是以秒為單位的這個(gè)時(shí)鐘的周期。

function就是時(shí)間到了以后的回調(diào)函數(shù),它的參數(shù)就是timer_list中的data。data這個(gè)參數(shù)在初始化時(shí)鐘的時(shí)候賦值,一般賦給它設(shè)備的device結(jié)構(gòu)指針。
在預(yù)置時(shí)間到系統(tǒng)調(diào)用function,同時(shí)系統(tǒng)把這個(gè)time_list從定時(shí)隊(duì)列里清除。所以假如需要一直使用定時(shí)函數(shù),要在function里再次調(diào)用add_timer()把這個(gè)timer_list加進(jìn)定時(shí)隊(duì)列。

2.4.4 I/O
I/O端口的存取使用:
inline unsigned int inb(unsigned short port);
inline unsigned int inb_p(unsigned short port);
inline void outb(char value, unsigned short port);
inline void outb_p(char value, unsigned short port);
在include/adm/io.h里定義。
inb_p()、outb_p()與inb()、outb_p()的不同在于前者在存取I/O時(shí)有等待(pause)一適應(yīng)慢速的I/O設(shè)備。
為了防止存取I/O時(shí)發(fā)生沖突,linux提供對(duì)端口使用情況的控制。在使用端口之前,可以檢查需要的I/O是否正在被使用,假如沒有,則把端口標(biāo)記為正在使用,使用完后再釋放。系統(tǒng)提供以下幾個(gè)函數(shù)做這些工作。
int check_region(unsigned int from, unsigned int extent);
void request_region(unsigned int from, unsigned int extent,const char *name)
void release_region(unsigned int from, unsigned int extent);
其中的參數(shù)from表示用到的I/O端口的起始地址,extent標(biāo)明從from開始的端口數(shù)目。name為設(shè)備名稱。

2.4.5 中斷打開關(guān)閉
系統(tǒng)提供給驅(qū)動(dòng)程序開放和關(guān)閉響應(yīng)中斷的能力。是在include/asm/system.h中的兩個(gè)定義。
#define cli() __asm__ __volatile__ ("cli":icon_smile.gif
#define sti() __asm__ __volatile__ ("sti":icon_smile.gif

2.4.6 打印信息
類似普通程序里的printf(),驅(qū)動(dòng)程序要輸出信息使用printk()。在include/linux/kernel.h里聲明。
int printk(const char* fmt, ...);
其中fmt是格式化字符串。...是參數(shù)。都是和printf()格式一樣的。

2.4.7 注冊(cè)驅(qū)動(dòng)程序
假如使用模塊(module)方式加載驅(qū)動(dòng)程序,需要在模塊初始化時(shí)把設(shè)備注冊(cè)到系統(tǒng)設(shè)備表里去。不再使用時(shí),把設(shè)備從系統(tǒng)中卸除。定義在drivers/net/net_init.h里的兩個(gè)函數(shù)完成這個(gè)工作。
int register_netdev(struct device *dev);
void unregister_netdev(struct device *dev);
dev就是要注冊(cè)進(jìn)系統(tǒng)的設(shè)備結(jié)構(gòu)指針。在register_netdev()時(shí),dev結(jié)構(gòu)一般填寫前面11項(xiàng),即到init,后面的暫時(shí)可以不用初始化。最重要的是name指針和init方法。name指針空(NULL)或者內(nèi)容為'

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