Freescale i.MX6 Linux Ethernet Driver驱动源码分析(二)

时间:2021-12-14 01:01:40
首先提一点这个函数的声明是static int fec_enet_init(struct net_device *ndev),即传递参数为net_device,那么通过netdev_priv(ndev)即可以获取到之前alloc_etherdev()函数分配的指向私有数据的地址:

ndev = alloc_etherdev(sizeof(struct fec_enet_private));

struct fec_enet_private *fep = netdev_priv(ndev);

这种通过结构体内部指针传递私有数据的方式在driver中非常常见。函数开头即为Ethernet Controller的DMA 控制器分配相应的buffer描述符:

/* Allocate memory for buffer descriptors. */

cbd_base = dma_alloc_noncacheable(NULL, BUFDES_SIZE, &fep->bd_dma,

GFP_KERNEL);

if (!cbd_base) {

printk("FEC: allocate descriptor memory failed?\n");

return -ENOMEM;

}

这里分配的缓冲区大小是(tx buffer个数+rx buffer个数)×buffer描述符大小:

#define BUFDES_SIZE ((RX_RING_SIZE + TX_RING_SIZE) * sizeof(struct bufdesc))

由于buffer描述符会被CPU以及DMA控制器访问,因此会存在Cache一致性问题,这里采用了dma_alloc_noncacheable()函数,即DMA一致性映射。这里采用一致性映射是因为CPU或者DMA控制器会以不可预知的方式去访问这段内存区,在Linux Kernel中解决Cache一致性问题有两种方案:DMA流式映射和DMA一致性映射,关于这两者的区别在《Understanding Linux Kernel》以及《LDD3》中均有介绍,我个人也总结了一篇博文初步讲述了这两者的区别:http://blog.163.com/thinki_cao/blog/static/83944875201362142939337

这里分析一下DMA控制器,i.MX6的DMA控制器采用了环形buffer描述符,这里buffer分为两种,Legacy buffer descriptor是为了保持对前代Freescale器件的兼容性,而Enhanced buffer descriptor则提供了更多的功能,引用i.MX6Q的reference manual中的图:

 Legacy buffer descriptor一共有8个字节,注意这里是采用大端存储模式的。Freescale i.MX6 Linux Ethernet Driver驱动源码分析(二)

Freescale i.MX6 Linux Ethernet Driver驱动源码分析(二)

而Enhanced buffer descriptor一个有64字节,也是采用大端存储模式的,个人觉得这个Ethernet IP有点像是从PowerPC那边扣过来的。

Freescale i.MX6 Linux Ethernet Driver驱动源码分析(二)

 

Freescale i.MX6 Linux Ethernet Driver驱动源码分析(二)

Freescale i.MX6 Linux Ethernet Driver驱动源码分析(二)

 可以从fec.h文件中找到对这两个描述符的定义:

struct bufdesc {

unsigned short cbd_datlen;/* Data length */

unsigned short cbd_sc;/* Control and status info */

unsigned long cbd_bufaddr;/* Buffer address */

#ifdef CONFIG_ENHANCED_BD

unsigned long cbd_esc;

unsigned long cbd_prot;

unsigned long cbd_bdu;

unsigned long ts;

unsigned short res0[4];

#endif

如果定义了CONFIG_ENHANCED_BD宏,则开启Enhanced buffer descriptor的支持。不过纵观整个driver程序,3.0.35的内核并没有使用enhanced buffer descriptor使用的一些功能,比如Enhanced transmit buffer descriptor中的offset+8位置的PINS和IINS位,提供了采用MAC提供的IP accelerator进行硬件校验,提供对协议的校验和IP头的校验。而在yocto 3.10.17内核上,这些已经支持了!这也是为什么3.0.35上的Ethernet driver的性能不如3.10.17上的原因之一吧。下面继续分析代码:

spin_lock_init(&fep->hw_lock); /* 初始化自旋锁 */


fep->netdev = ndev; /*把net_device的地址传给netdev*/


/* Get the Ethernet address */
fec_get_mac(ndev);

fec_get_mac会从多个地方获取mac地址:

static void __inline__ fec_get_mac(struct net_device *ndev)

{

struct fec_enet_private *fep = netdev_priv(ndev);

struct fec_platform_data *pdata = fep->pdev->dev.platform_data;

unsigned char *iap, tmpaddr[ETH_ALEN];


/*

* try to get mac address in following order:

*

* 1) module parameter via kernel command line in form

*    fec.macaddr=0x00,0x04,0x9f,0x01,0x30,0xe0

*/

iap = macaddr;


/*

* 2) from flash or fuse (via platform data)

*/

if (!is_valid_ether_addr(iap)) {

if (pdata)

memcpy(iap, pdata->mac, ETH_ALEN);

}


/*

* 3) FEC mac registers set by bootloader

*/

if (!is_valid_ether_addr(iap)) {

*((unsigned long *) &tmpaddr[0]) =

be32_to_cpu(readl(fep->hwp + FEC_ADDR_LOW));

*((unsigned short *) &tmpaddr[4]) =

be16_to_cpu(readl(fep->hwp + FEC_ADDR_HIGH) >> 16);

iap = &tmpaddr[0];

}


memcpy(ndev->dev_addr, iap, ETH_ALEN);


/* Adjust MAC if using macaddr */

if (iap == macaddr)

ndev->dev_addr[ETH_ALEN-1] = macaddr[ETH_ALEN-1] + fep->pdev->id;

}

1)首先是从全局变量macaddr获取ip地址,macaddr定义相关的代码如下:

static unsigned char macaddr[ETH_ALEN];

module_param_array(macaddr, byte, NULL, 0);

MODULE_PARM_DESC(macaddr, "FEC Ethernet MAC address");


__setup("fec_mac=", fec_mac_addr_setup);

这里的__setup是用来从uboot传给内核的启动参数中捕获fec_mac(即mac地址)参数,并将该参数传递给fec_mac_addr_setup(char *mac_addr)函数进行解析的。如果uboot中没有传递mac参数,那么macaddr数组中的成员全是0。

2)检测1)中获取的mac地址是否合法,如果不合法,则从设备的私有数据结构(如果pdata指针不为空)struct fec_platform_data中获取mac数组的值。

3)检测2)中获取的mac地址是否合法,如果不合法,则读取Ethernet控制器的mac地址寄存器来获取mac地址。

最后把mac地址传递给内核中net_device结构体中的dev_addr字段。

接着继续分析代码:
/* Set receive and transmit descriptor base. */fep->rx_bd_base = cbd_base;fep->tx_bd_base = cbd_base + RX_RING_SIZE;

设置tx_bd_base和rx_bd_base,即tx buffer descriptor base 和rx buffer descriptor base,示意图如下:

Freescale i.MX6 Linux Ethernet Driver驱动源码分析(二)

 接着就是net_device已经fec_enet_private等结构体的设置:
/* The FEC Ethernet specific entries in the device structure */ndev->watchdog_timeo = TX_TIMEOUT; /* watchdong定时器唤醒间隔 */ndev->netdev_ops = &fec_netdev_ops;ndev->ethtool_ops = &fec_enet_ethtool_ops;
fep->use_napi = FEC_NAPI_ENABLE;
fep->napi_weight = FEC_NAPI_WEIGHT;
if (fep->use_napi) {
fec_rx_int_is_enabled(ndev, false);
netif_napi_add(ndev, &fep->napi, fec_rx_poll, fep->napi_weight);
}
下面netdev_ops是一个比较重要的结构体指针,同样地ethtool_ops也是一个常用的结构体指针,我们在稍后讲解。先分析剩余的内容。这里涉及到了一个新的东西napi(理解为new api),它主要为了提升在网络负荷较大的情况下的性能。一般来说,网络接收数据包是通过中断来通知内核的,但是napi会判断在网络负荷较大的情况下改为轮询处理接收数据包,这样显得更加高效,同时napi也会在网络负荷较小的情况下改为中断接收数据包,这里napi_weight个人理解是用于判断是否开启轮询模式的权值,一般情况下64用的比较多。接着判断如果开启了napi,那么首先禁止rx的中断,接着再注册napi,同时提供一个轮询的函数fec_rx_poll(),这个在稍后和netdev_ops一起讲解。 接着初始化rx buffer descriptor(tx的原理相同,这里略去)
/* Initialize the receive buffer descriptors. */bdp = fep->rx_bd_base;for (i = 0; i < RX_RING_SIZE; i++) {
/* Initialize the BD for every fragment in the page. */bdp->cbd_sc = 0;bdp->cbd_bufaddr = 0;bdp++;}
/* Set the last buffer to wrap */bdp--;bdp->cbd_sc |= BD_SC_WRAP;
默认情况下rx buffer的控制字段和rx buffer的地址都应该是0,最后在末尾的buffer处设置wrap,示意图如下:Freescale i.MX6 Linux Ethernet Driver驱动源码分析(二) 最后整个Ethernet restart:

fec_restart(ndev, 0);

下面分分析这个函数,一开始是对寄存器进行操作,注释写得很明白:
/* Whack a reset.  We should wait for this. */writel(1, fep->hwp + FEC_ECNTRL);udelay(10);
/* if uboot don't set MAC address, get MAC address* from command line; if command line don't set MAC* address, get from OCOTP; otherwise, allocate random* address.*/memcpy(&temp_mac, dev->dev_addr, ETH_ALEN);writel(cpu_to_be32(temp_mac[0]), fep->hwp + FEC_ADDR_LOW);writel(cpu_to_be32(temp_mac[1]), fep->hwp + FEC_ADDR_HIGH);
/* Clear any outstanding interrupt. */writel(0xffc00000, fep->hwp + FEC_IEVENT);
/* Reset all multicast.*/writel(0, fep->hwp + FEC_GRP_HASH_TABLE_HIGH);writel(0, fep->hwp + FEC_GRP_HASH_TABLE_LOW);

 /* Set maximum receive buffer size. */
writel(PKT_MAXBLR_SIZE, fep->hwp + FEC_R_BUFF_SIZE);
/* Set receive and transmit descriptor base. */writel(fep->bd_dma, fep->hwp + FEC_R_DES_START);writel((unsigned long)fep->bd_dma + sizeof(struct bufdesc) * RX_RING_SIZE,fep->hwp + FEC_X_DES_START);
最后一句设置rx和tx描述符基地址,这里由于DMA控制器访问的是物理地址,因此需要我们把tx/tx descriptor base的物理地址写进寄存器,fep->bd_dma是在dma_alloc_noncacheable()函数中赋值的。同样地也是RX地址在前,TX地址在后。
/* Reinit transmit descriptors */fec_enet_txbd_init(dev);
fep->dirty_tx = fep->cur_tx = fep->tx_bd_base;fep->cur_rx = fep->rx_bd_base;
/* Reset SKB transmit buffers. */fep->skb_cur = fep->skb_dirty = 0;for (i = 0; i <= TX_RING_MOD_MASK; i++) {if (fep->tx_skbuff[i]) {dev_kfree_skb_any(fep->tx_skbuff[i]);fep->tx_skbuff[i] = NULL;}}
这里主要是针对descriptor指针的初始化,dirty_tx指向还没有释放的buffer对应的descriptor,cur_tx,cur_rx分别指向当前已经填充的buffer对应的descriptor。最后复位Socket Buffer 发送缓冲区,这里也对应了两个计数值,skb_cur,skb_dirty,用于指向还没有释放的buffer以及当前已经填充的buffer:Freescale i.MX6 Linux Ethernet Driver驱动源码分析(二)同时遍历整个 tx_skbuff[]指针数组,释放非空指针,socket buffer指针数组:struct sk_buff* tx_skbuff[TX_RING_SIZE]的示意图如下(请注意图中的红色字体!):Freescale i.MX6 Linux Ethernet Driver驱动源码分析(二)
接下来设置半双工或者全双工模式,默认情况下是半双工模式(即发送时不接受数据) /* Enable MII mode */if (duplex) {/* MII enable / FD enable */writel(OPT_FRAME_SIZE | 0x04, fep->hwp + FEC_R_CNTRL);writel(0x04, fep->hwp + FEC_X_CNTRL);} else {/* MII enable / No Rcv on Xmit */writel(OPT_FRAME_SIZE | 0x06, fep->hwp + FEC_R_CNTRL);writel(0x0, fep->hwp + FEC_X_CNTRL);}fep->full_duplex = duplex;
/* Set MII speed */writel(fep->phy_speed, fep->hwp + FEC_MII_SPEED);
下面用于设置物理层接口相关的部分省略过。接着是开启IEEE 1588的定时器:
if (fep->ptimer_present) {/* Set Timer count */ret = fec_ptp_start(fep->ptp_priv);if (ret) {fep->ptimer_present = 0;reg = 0x0;} elsereg = 0x0;} elsereg = 0x0;
下面与寄存器相关的一些接口这里省略,那么到了这里MAC层相关的driver就只剩下ndev->netdev_ops入口以及ndev->ethtool_ops入口了:
static const struct net_device_ops fec_netdev_ops = {.ndo_open= fec_enet_open,.ndo_stop= fec_enet_close,.ndo_start_xmit= fec_enet_start_xmit,.ndo_set_multicast_list = set_multicast_list,.ndo_change_mtu= eth_change_mtu,.ndo_validate_addr= eth_validate_addr,.ndo_tx_timeout= fec_timeout,.ndo_set_mac_address= fec_set_mac_address,.ndo_do_ioctl= fec_enet_ioctl,#ifdef CONFIG_NET_POLL_CONTROLLER.ndo_poll_controller    = fec_enet_netpoll,#endif};
这里重点介绍的是前面三个函数,即open,stop,start_xmit。首先看open函数,那么open函数对应着用户空间程序ifconfig的up操作,当我们执行ifconfig eth0 up的时候即会调用open,同样地,down操作时也会对应stop。首先是napi:
if (fep->use_napi)napi_enable(&fep->napi);
如果开启了napi,那么就要enable。接下来是clock的enable:

clk_enable(fep->clk);

接着是为接收缓冲区分配buffer,前面说过tx buffer是由内核的网络子系统分配的, 而rx buffer是由Ethernet驱动分配。
ret = fec_enet_alloc_buffers(ndev);if (ret)return ret;
这个函数与之前初始化buffer descriptor的类似,这里需要注意的是对rx socket buffer使用了流式映射,我个人以前常常对于流式映射的方向搞不清楚,这里再多说一些:DMA_FROM_DEVICE        传输方向是从device那边的往ram写数据,因此其实是接收外部发送的数据。DMA_TO_DEVICE        传输方向是从ram往device那边传数据,因此其实是发送数据到外部。接收缓冲区的示意图如下,这里要注意的是接收缓冲区是有Ethernet Driver分配的,不是由内核网络子系统分配的:Freescale i.MX6 Linux Ethernet Driver驱动源码分析(二)对于tx buffer descriptor部分来说,这里tx_bounce指向的分配的内存是用来进行buffer字节对齐的,对应的tx buffer descriptor相关的示意图:Freescale i.MX6 Linux Ethernet Driver驱动源码分析(二)然后是与物理层的相关的函数:
/* Probe and connect to PHY when open the interface */ret = fec_enet_mii_probe(ndev);if (ret) {fec_enet_free_buffers(ndev);return ret;}
phy_start(fep->phy_dev);netif_start_queue(ndev);fep->opened = 1;
ret = -EINVAL;if (pdata->init && pdata->init(fep->phy_dev))return ret;
return 0
这部分等到MAC层相关的内容全部介绍完再讲解。对应fec_enet_close所作的事情反之,不再讲解。下面讲述fec_enet_start_xmit:首先关闭全局中断

spin_lock_irqsave(&fep->hw_lock, flags);

接着判断link是否断开,这里个人不是太明白,发送过程中link是否会中断:
if (!fep->link) {/* Link is down or autonegotiation is in progress. */netif_stop_queue(ndev);spin_unlock_irqrestore(&fep->hw_lock, flags);return NETDEV_TX_BUSY;}
接着从发送队列中获取待发送buffer对应的buffer描述符指针,并获取当前描述符的状态:
/* Fill in a Tx ring entry */bdp = fep->cur_tx;status = bdp->cbd_sc;
接着判断当前buffer描述符的状态:
if (status & BD_ENET_TX_READY) {/* Ooops.  All transmit buffers are full.  Bail out. * This should not happen, since ndev->tbusy should be set. */printk("%s: tx queue full!.\n", ndev->name);netif_stop_queue(ndev);spin_unlock_irqrestore(&fep->hw_lock, flags);return NETDEV_TX_BUSY;}
如果当前buffer描述状态的BD_ENET_TX_READY位还没有被DMA控制器清零,那么说明当前的buffer还没有被发送出去,也就是发送队列满,因此需要我们需要停止内核网络系统的发送队列,并且恢复中断现场,返回BUSY状态。下面接着是队列没有满的情况下执行:
/* Clear all of the status flags */status &= ~BD_ENET_TX_STATS;
/* Set buffer length and buffer pointer */bufaddr = skb->data;bdp->cbd_datlen = skb->len;
很简单,把从buffer描述符中获取的status清零,并且从内核网络层传过来的socket buffer结构体中获取要发送的buffer的逻辑地址(注意,这里是逻辑地址,后面会有物理地址)和长度。接着是字节对齐:
/* * On some FEC implementations data must be aligned on * 4-byte boundaries. Use bounce buffers to copy data * and get it aligned. Ugh. */if (((unsigned long) bufaddr) & FEC_ALIGNMENT) {unsigned int index;index = bdp - fep->tx_bd_base;bufaddr = PTR_ALIGN(fep->tx_bounce[index], FEC_ALIGNMENT + 1);memcpy(bufaddr, (void *)skb->data, skb->len);}
Ethernet driver单独分配了tx_bounce[]指针数组用来进行字节对齐,我常常在想有更高效的解决方法呢,毕竟还是占用了不少ram,不过能解决问题就好。接着是IEEE 1588协议的支持,即标记时间戳:
if (fep->ptimer_present) {if (fec_ptp_do_txstamp(skb)) {estatus = BD_ENET_TX_TS;status |= BD_ENET_TX_PTP;} elseestatus = 0;#ifdef CONFIG_ENHANCED_BDbdp->cbd_esc = (estatus | BD_ENET_TX_INT);bdp->cbd_bdu = 0;#endif}
同时这里还提供了对ENHANCED BUFFER DESCRIPTOR的支持,在yocto 3.10.17-ga中会支持地更好。接着是大小端的转换,有一部分IP用的是大端模式:
/* * Some design made an incorrect assumption on endian mode of * the system that it's running on. As the result, driver has to * swap every frame going to and coming from the controller. */if (id_entry->driver_data & FEC_QUIRK_SWAP_FRAME)swap_buffer(bufaddr, skb->len);
接着就是把socket buffer指针放进之前分配好的TX指针数组:
/* Save skb pointer */fep->tx_skbuff[fep->skb_cur] = skb;
ndev->stats.tx_bytes += skb->len;fep->skb_cur = (fep->skb_cur+1) & TX_RING_MOD_MASK;
同时对net_device结构体中的统计数据进行更新(个人觉得这一块放在发送完成的函数中更好),然后TX指针数组下标递增。接着就是对待发送的socket buffer进行DMA映射,映射的过程也就是刷新Data Cache的过程:
/* Push the data cache so the CPM does not get stale memory * data. */bdp->cbd_bufaddr = dma_map_single(&fep->pdev->dev, bufaddr,FEC_ENET_TX_FRSIZE, DMA_TO_DEVICE);
/* Send it on its way.  Tell FEC it's ready, interrupt when done, * it's the last BD of the frame, and to put the CRC on the end. */status |= (BD_ENET_TX_READY | BD_ENET_TX_INTR| BD_ENET_TX_LAST | BD_ENET_TX_TC);bdp->cbd_sc = status;
映射完毕后标记status变量READY,INTR,LAST,TC等标志位,最后写回当前socket buffer对应的buffer descriptor的状态字节。下面就是写寄存器触发硬件的发送操作:
/* Trigger transmission start */writel(0, fep->hwp + FEC_X_DES_ACTIVE);
下面这行代码本来应该是没有的,我只能理解为IC的BUG  : (,本质上就是DMA发送到某个位置并满足某些条件额情况下,调度工作队列来,工作队列中就是解决这个BUG的代码。
bdp_pre = fec_enet_get_pre_txbd(ndev);if ((id_entry->driver_data & FEC_QUIRK_BUG_TKT168103) &&!(bdp_pre->cbd_sc & BD_ENET_TX_READY))schedule_delayed_work(&fep->fixup_trigger_tx, msecs_to_jiffies(1));
下面递增buffer描述符指针,如果当前处在环的末尾就跳到开头:
/* If this was the last BD in the ring, start at the beginning again. */if (status & BD_ENET_TX_WRAP)bdp = fep->tx_bd_base;elsebdp++;
如果cur_tx和dirty_tx指针指向同一块地方的话,表示软件还没有来得及释放已经发送完成的buffer:
if (bdp == fep->dirty_tx) {fep->tx_full = 1;netif_stop_queue(ndev);}
fep->cur_tx = bdp;
这里的full区别于一开始的full,一开始的full是由于DMA传送比发送函数的填充要慢,而这里的full是由socket buffer释放地比发送函数填充地慢导致的。最后cur_tx指针指向当前的描述符,并恢复中断上下文,返回发送成功:
spin_unlock_irqrestore(&fep->hw_lock, flags);
return NETDEV_TX_OK;
如果实际硬件发送成功之后,会触发发送中断,而中断入口函数就是在fec_probe函数中注册的fec_enet_interrupt()函数,并且如果接受网络传送过了的数据包之后也会触发这个中断。下面来分析这个中断函数fec_enet_interrupt():
do {int_events = readl(fep->hwp + FEC_IEVENT);writel(int_events, fep->hwp + FEC_IEVENT);……………………} while (int_events);
纵观整个函数非常短小(当然这是应该的,大家都知道顶半部应该做重要的事情,不重要的留给底半部),并且是一个do while循环,首先是读取FEC_IEVENT寄存器,然后再写相同的值清掉这些寄存器位,这里很明显是写1清零,然后再读有没有中断过来,有的话再次这处理。下面分析while循环里面的内容:如果是接收中断的话:
if (int_events & FEC_ENET_RXF) {ret = IRQ_HANDLED;spin_lock_irqsave(&fep->hw_lock, flags);
if (fep->use_napi) {/* Disable the RX interrupt */if (napi_schedule_prep(&fep->napi)) {fec_rx_int_is_enabled(ndev, false);__napi_schedule(&fep->napi);}} elsefec_enet_rx(ndev);
spin_unlock_irqrestore(&fep->hw_lock, flags);}
那么首先是进入临界段操作,然后使判断是不是用的napi,如果是的话就调用napi_schedule_prep()函数检测队列是否已经在调度,如果没有(即返回true)则标记napi开始运行。然后if条件,关闭rx中断并调度napi队列。如果不是napi的话那么就直接执行fec_enet_rx()函数。接着如果是发送中断的话:
/* Transmit OK, or non-fatal error. Update the buffer* descriptors. FEC handles all errors, we just discover* them as part of the transmit process.*/if (int_events & FEC_ENET_TXF) {ret = IRQ_HANDLED;fec_enet_tx(ndev);}
直接执行fec_enet_tx()函数,while循环后面还有两个中断,分别是timestamp定时器中断和MII中断,这里略过。下面我就要着重分析fec_enet_tx()和fec_enet_rx()函数。首先看fec_enet_tx()函数:首先获取dirty_tx指向的描述符:

bdp = fep->dirty_tx;

然后就是一个大的while循环:
while (((status = bdp->cbd_sc) & BD_ENET_TX_READY) == 0) {……………………/* Update pointer to next buffer descriptor to be transmitted */if (status & BD_ENET_TX_WRAP)bdp = fep->tx_bd_base;elsebdp++;}
这里我调换了一下前后的顺序,但是不影响程序执行的结果,基本的循环就是一个不断递增dirty_tx指针的过程,递增一直递增到待发送buffer的描述符为止。下面分析while循环中的代码:
if (bdp == fep->cur_tx && fep->tx_full == 0)break;
这段代码一开始比较难理解,但多看几遍就能想到这是整个队列空的情况,此时dirty_tx和cur_tx指向同一块区域,并且tx_full为0(这里存在两种情况,当dirty_tx==cur_tx时,既有可能是队列空也有可能是队列满,因此需要tx_full来区分,但是实际我觉得不应该这样做,因为这样会增加程序逻辑的复杂性,而到了3.10.17-ga内核中,队列为空时dirty_tx会指向cur_tx前一块描述符)。队列非空之后就开始释放发送成功的缓冲区:
if (bdp->cbd_bufaddr)dma_unmap_single(&fep->pdev->dev, bdp->cbd_bufaddr,FEC_ENET_TX_FRSIZE, DMA_TO_DEVICE);bdp->cbd_bufaddr = 0;
下面是DMA UNMAP操作,这里对应的是skb = fep->tx_skbuff[fep->skb_dirty];DMA_TO_DEVICE方向。下面是一些列错误检查:
skb = fep->tx_skbuff[fep->skb_dirty];if (!skb)break;
从skb_dirty下标获取dirty(这里dirty表示使用完还没有释放)的socket buffer,判断是否非空。接着是net_device结构体的数据统计:
/* Check for errors. */if (status & (BD_ENET_TX_HB | BD_ENET_TX_LC |BD_ENET_TX_RL | BD_ENET_TX_UN |BD_ENET_TX_CSL)) {ndev->stats.tx_errors++;if (status & BD_ENET_TX_HB)  /* No heartbeat */ndev->stats.tx_heartbeat_errors++;if (status & BD_ENET_TX_LC)  /* Late collision */ndev->stats.tx_window_errors++;if (status & BD_ENET_TX_RL)  /* Retrans limit */ndev->stats.tx_aborted_errors++;if (status & BD_ENET_TX_UN)  /* Underrun */ndev->stats.tx_fifo_errors++;if (status & BD_ENET_TX_CSL) /* Carrier lost */ndev->stats.tx_carrier_errors++;} else {ndev->stats.tx_packets++;}
下面的这段代码基本不可能发生,个人认为是为了Debug用的
if (status & BD_ENET_TX_READY)printk("HEY! Enet xmit interrupt and TX_READY.\n");
接着依旧是数据统计
/* Deferred means some collisions occurred during transmit, * but we eventually sent the packet OK. */if (status & BD_ENET_TX_DEF)ndev->stats.collisions++;
下面用来标记发送的时间戳,个人还没有完全理解IEEE 1588协议及其内核驱动:
#if defined(CONFIG_ENHANCED_BD)if (fep->ptimer_present) {if (bdp->cbd_esc & BD_ENET_TX_TS)fec_ptp_store_txstamp(fpp, skb, bdp);}#elif defined(CONFIG_IN_BAND)if (fep->ptimer_present) {if (status & BD_ENET_TX_PTP)fec_ptp_store_txstamp(fpp, skb, bdp);}#endif
接着就是释放socket buffer:
/* Free the sk buffer associated with this last transmit */dev_kfree_skb_any(skb);fep->tx_skbuff[fep->skb_dirty] = NULL;fep->skb_dirty = (fep->skb_dirty + 1) & TX_RING_MOD_MASK;
同时TX指针数组对应的成员指向NULL,skb_dirty下标递增。最后是处理tx_full为1的情况:
/* Since we have freed up a buffer, the ring is no longer full*/if (fep->tx_full) {fep->tx_full = 0;if (netif_queue_stopped(ndev))netif_wake_queue(ndev);}
当然这部分到了3.10.17也被精简了。跳出了while循环之后就更新dirty_tx指针:
fep->dirty_tx = bdp;
下面来看fec_enet_rx()函数:类似于fec_enet_tx()函数,也是一个主while循环:
bdp = fep->cur_rx;
while (!((status = bdp->cbd_sc) & BD_ENET_RX_EMPTY)) {………………/* Update BD pointer to next entry */if (status & BD_ENET_RX_WRAP)bdp = fep->rx_bd_base;elsebdp++;
}fep->cur_rx = bdp;
也就是获取当前rx buffer对应的buffer描述符指针cur_rx,然后不停地判断其BD_ENET_RX_EMPTY位是否为0,如果为0则表示这个buffer已经被DMA控制器处理过,接受到了数据,然后进入while循环处理,最后再递增指针并更新cur_rx指针。下面来看while循环里面的内容:
/* Since we have allocated space to hold a complete frame, * the last indicator should be set. */if ((status & BD_ENET_RX_LAST) == 0)printk("FEC ENET: rcv is not +last\n");
这条语句纯粹是用来debug的,一般情况下不会出现BD_ENET_RX_LAST位没有置1的情况。接着判断物理层连接是否打开:
if (!fep->opened)goto rx_processing_done;
下面全是进行错误检测的以及数据统计的:
/* Check for errors. */if (status & (BD_ENET_RX_LG | BD_ENET_RX_SH | BD_ENET_RX_NO |   BD_ENET_RX_CR | BD_ENET_RX_OV)) {ndev->stats.rx_errors++;if (status & (BD_ENET_RX_LG | BD_ENET_RX_SH)) {/* Frame too long or too short. */ndev->stats.rx_length_errors++;}if (status & BD_ENET_RX_NO)/* Frame alignment */ndev->stats.rx_frame_errors++;if (status & BD_ENET_RX_CR)/* CRC Error */ndev->stats.rx_crc_errors++;if (status & BD_ENET_RX_OV)/* FIFO overrun */ndev->stats.rx_fifo_errors++;}/* Report late collisions as a frame error. * On this error, the BD is closed, but we don't know what we * have in the buffer.  So, just drop this frame on the floor. */if (status & BD_ENET_RX_CL) {ndev->stats.rx_errors++;ndev->stats.rx_frame_errors++;goto rx_processing_done;}
接下来也是,统计接受的数据包和字节数:
/* Process the incoming frame. */ndev->stats.rx_packets++;pkt_len = bdp->cbd_datlen;ndev->stats.rx_bytes += pkt_len;
接着进行DMA去映射和大小端转换:
data = (__u8 *)__va(bdp->cbd_bufaddr);
if (bdp->cbd_bufaddr)dma_unmap_single(&fep->pdev->dev, bdp->cbd_bufaddr,FEC_ENET_RX_FRSIZE, DMA_FROM_DEVICE);
if (id_entry->driver_data & FEC_QUIRK_SWAP_FRAME)swap_buffer(data, pkt_len);
下面进行16字节边界对齐,因为包头是14字节,所以NET_IP_ALIGN为2:
/* This does 16 byte alignment, exactly what we need.* The packet length includes FCS, but we don't want to* include that when passing upstream as it messes up* bridging applications.*/skb = dev_alloc_skb(pkt_len - 4 + NET_IP_ALIGN);
if (unlikely(!skb)) {
printk("%s: Memory squeeze, dropping packet.\n",
ndev->name);
ndev->stats.rx_dropped++;
} else {
skb_reserve(skb, NET_IP_ALIGN);
skb_put(skb, pkt_len - 4);/* Make room */
skb_copy_to_linear_data(skb, data, pkt_len - 4);
/* 1588 messeage TS handle */
if (fep->ptimer_present)
fec_ptp_store_rxstamp(fpp, skb, bdp);
skb->protocol = eth_type_trans(skb, ndev);
netif_rx(skb);
}
对齐完了以后还要处理1588的Timestamp标记。关于skb_reserve的对齐作用,找了一篇博客,有图有真相:http://cooliron.blog.163.com/blog/static/124703138201322074856169/对齐处理完了以后再重新建立dma映射:
bdp->cbd_bufaddr = dma_map_single(&fep->pdev->dev, data,FEC_ENET_TX_FRSIZE, DMA_FROM_DEVICE);
接下来再更新dma buffer描述符中的status字段:
rx_processing_done:/* Clear the status flags for this buffer */status &= ~BD_ENET_RX_STATS;
/* Mark the buffer empty */status |= BD_ENET_RX_EMPTY;bdp->cbd_sc = status;#ifdef CONFIG_ENHANCED_BDbdp->cbd_esc = BD_ENET_RX_INT;bdp->cbd_prot = 0;bdp->cbd_bdu = 0;#endif
/* Update BD pointer to next entry */if (status & BD_ENET_RX_WRAP)bdp = fep->rx_bd_base;elsebdp++;
while循环的最后:
/* Doing this here will keep the FEC running while we process * incoming frames.  On a heavily loaded network, we should be * able to keep up at the expense of system resources. */writel(0, fep->hwp + FEC_R_DES_ACTIVE);
处理输入包的同时也保持FEC运行,提高吞吐量。跳出while循环以后再更新cur_rx指针:

fep->cur_rx = bdp;


到这里,以太网控制器的发送和接受以及中断相关的函数介绍地差不多了,写完一遍个人发现有点混乱,对于比较大型的程序也没有太多的经验,所以可能不太好理解,以后要多分析总结!目前以太网的驱动分析暂时到这里就结束了,而对于物理层的操作分析,由于精力有限加上对此认识地不够透彻,只能暂时搁置。