网卡驱动

　　说到网络，对于学过计算机网络的人来说，大概会先想到网络5层协议，但是由于一般的操作系统都集成了网络协议模块，所以网卡驱动模块跟协议模块的关系其实是微乎其微的，硬要说是在协议中的哪一部分的话，应该是在物理层，网卡驱动就是连接物理层跟其它上层协议的模块。

　　网卡驱动的主要功能有：

　　1.接收硬件传来的数据，并且向上层汇报。

　　　　　当硬件接收到数据，就会发生中断，在该中断内进行数据的读取，并且复制到内存的网络缓冲区中，其余事情交由网络上层协议处理

　　2.提供给网络上层协议向物理层传输的接口。

　　　　　当需要向外界发送数据时，需要对硬件进行操作，这时就需要驱动向上层协议提供操作硬件的接口。

　　3.完善网卡驱动的其他操作...

　　　　　如：

　　　　　　　　1.　提供网卡的读写函数

　　　　　　　　2.　采用NAPI（当接收数据忙的时候不采用中断方式，而是用poll轮询加快数据传送）

　　　　　　　　3.　当网卡空闲一段时间后采用看门狗重启网卡

　　　　　　　　4.　进行信息统计

　　　　　　　　　　...

以下是基于mini2440的虚拟网卡驱动：

View Code

  1 #include <linux/errno.h>
  2 #include <linux/netdevice.h>
  3 #include <linux/etherdevice.h>
  4 #include <linux/kernel.h>
  5 #include <linux/types.h>
  6 #include <linux/fcntl.h>
  7 #include <linux/interrupt.h>
  8 #include <linux/ioport.h>
  9 #include <linux/in.h>
 10 #include <linux/skbuff.h>
 11 #include <linux/slab.h>
 12 #include <linux/spinlock.h>
 13 #include <linux/string.h>
 14 #include <linux/init.h>
 15 #include <linux/bitops.h>
 16 #include <linux/delay.h>
 17 
 18 #include <asm/system.h>
 19 #include <asm/io.h>
 20 #include <asm/irq.h>
 21 
 22 #include <linux/ip.h>
 23 //#include <module.h>
 24 
 25 static struct net_device *vnet_dev; 
 26 
 27 static void emulator_rx_packet(struct sk_buff *skb,struct net_device *dev)
 28 {
 29     /* 参考LDD3 */
 30     unsigned char *type;
 31     struct iphdr *ih;
 32     __be32 *saddr, *daddr, tmp;
 33     unsigned char    tmp_dev_addr[ETH_ALEN];
 34     struct ethhdr *ethhdr;
 35     
 36     struct sk_buff *rx_skb;
 37         
 38     // 从硬件读出/保存数据
 39     /* 对调"源/目的"的mac地址 */
 40     ethhdr = (struct ethhdr *)skb->data;
 41     memcpy(tmp_dev_addr, ethhdr->h_dest, ETH_ALEN);
 42     memcpy(ethhdr->h_dest, ethhdr->h_source, ETH_ALEN);
 43     memcpy(ethhdr->h_source, tmp_dev_addr, ETH_ALEN);
 44 
 45     /* 对调"源/目的"的ip地址 */    
 46     ih = (struct iphdr *)(skb->data + sizeof(struct ethhdr));
 47     saddr = &ih->saddr;
 48     daddr = &ih->daddr;
 49 
 50     tmp = *saddr;
 51     *saddr = *daddr;
 52     *daddr = tmp;
 53     
 54     //((u8 *)saddr)[2] ^= 1; /* change the third octet (class C) */
 55     //((u8 *)daddr)[2] ^= 1;
 56     type = skb->data + sizeof(struct ethhdr) + sizeof(struct iphdr);
 57     //printk("tx package type = %02x\n", *type);
 58     // 修改类型, 原来0x8表示ping
 59     *type = 0; /* 0表示reply */
 60     
 61     ih->check = 0;           /* and rebuild the checksum (ip needs it) */
 62     ih->check = ip_fast_csum((unsigned char *)ih,ih->ihl);
 63     
 64     // 构造一个sk_buff
 65     rx_skb = dev_alloc_skb(skb->len + 2);
 66     skb_reserve(rx_skb, 2); /* align IP on 16B boundary */    
 67     memcpy(skb_put(rx_skb, skb->len), skb->data, skb->len);
 68 
 69     /* Write metadata, and then pass to the receive level */
 70     rx_skb->dev = dev;
 71     rx_skb->protocol = eth_type_trans(rx_skb, dev);
 72     rx_skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY; /* don\'t check it */
 73     dev->stats.rx_packets++;
 74     dev->stats.rx_bytes += skb->len;
 75 
 76     // 提交sk_buff
 77     netif_rx(rx_skb);
 78 }
 79 static int virt_net_send_packet(struct sk_buff *skb,struct net_device *dev)
 80 {
 81     static int count=0;
 82     printk("sending packet...count = %d\n",count++);
 83     /*对于真实的网卡，把skb里的数据通过网卡发送出去*/
 84     netif_stop_queue(dev);                    /*停止该网卡的队列，表示当前正在发送数据包，缓冲区不允许写入*/
 85     /*...*/                                                    /*把skb的数据写入网卡*/
 86     emulator_rx_packet(skb,dev);        /*由于这里是虚拟网卡，我们在这里模拟一个接收到的数据包，进行上报，原本是网卡接收到数据然后才在中断程序内上报数据的*/
 87     dev_kfree_skb(skb);                            /*释放skb*/
 88     netif_wake_queue(dev);                    /*数据发送完成后会产生中断（这里省略），然后中断内唤醒队列*/
 89     
 90     /*完善：*/
 91     /*添加统计信息*/
 92     dev->stats.tx_packets++;
 93     dev->stats.tx_bytes+=skb->len;
 94     return 0;
 95 }
 96 
 97 static const struct net_device_ops virt_net_ops = {
 98     .ndo_start_xmit     = virt_net_send_packet,
 99 };
100 
101 
102 
103 static int virt_net_init(void)
104 {
105     /*1.分配一个net_device结构体*/
106     //vnet_dev= alloc_etherdev(sizeof(struct net_device));
107     vnet_dev = alloc_netdev(0, "vnet%d", ether_setup);
108     
109     /*2.设置*/ 
110     vnet_dev->netdev_ops    = &virt_net_ops;
111     /*设置MAC地址*/
112     vnet_dev->dev_addr[0]=0x08;
113     vnet_dev->dev_addr[1]=0x08;
114     vnet_dev->dev_addr[2]=0x08;
115     vnet_dev->dev_addr[3]=0x08;
116     vnet_dev->dev_addr[4]=0x08;
117     vnet_dev->dev_addr[5]=0x08;
118     
119     /* 设置下面两项才能ping通 */
120     vnet_dev->flags           |= IFF_NOARP;
121     vnet_dev->features        |= NETIF_F_NO_CSUM;    
122     
123     /*3.注册*/
124     //register_netdevice(vnet_dev);
125     register_netdev(vnet_dev);
126     
127     return 0;
128 }
129 
130 static void virt_net_exit(void)
131 {
132     unregister_netdev(vnet_dev);
133     free_netdev(vnet_dev);
134 }
135 
136 module_init(virt_net_init);
137 module_exit(virt_net_exit);
138 
139 MODULE_AUTHOR("taigacon");
140 MODULE_LICENSE("GPL");

网卡驱动编写能分为以下几个步骤：

1.　　分配net_device结构体　　alloc_netdev　　（对于不同的网卡会分配不同的私有空间，并且会对分配函数进行封装）

2.　　设置net_device，包括：

　　　　设置网卡mac地址

　　　　设置netdev_ops（编写提供上层协议传输数据的接口.ndo_start_xmit）

　　　　注册和编写中断处理函数（当硬件数据到来的时候，发出中断，中断处理程序内部读取数据，并且通知上层协议）。

3.　　注册net_device结构体。

4.　　硬件方面的操作。

　　　　因为要操作到硬件，而且对网卡的读写跟对内存的读写一致：都是发送命令和发送地址之后，进行数据的读写，

　　　　所以我们需要根据时序图，对网卡所在的bank进行内存控制器的设置。

一般来说，网卡产商都会提供该网卡的相应驱动，该驱动一般是以总线设备驱动框架进行编写，因此会在probe函数内部进行网卡的初始化操作（上面步骤）。

但是因为网卡产商并不知道我们的芯片型号，所以驱动其中的某些部分是不适合我们的芯片的，所以我们需要在该驱动上进行相应的修改，这就是所谓的移植网卡驱动，

修改的主要部分主要是与我们的芯片相关，其中就有芯片型号的判定，芯片内存控制器的初始化等。

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