Linux网卡驱动程序框架（还原，修改）

初始化编译我们的程序之后，将生成的目标文件加载到内核中. 首先，先关闭ifconfig eth0并rmm​​od 8139too卸载正在使用的网卡驱动程序，然后insmod 8139too.o加载我们的驱动程序（8139too.o是我们编译和生成的目标文件）.

模块的第一个功能是module_init（rtl8139_init_module）;在我们的程序中，rtl8139_init_module（）在insmod之后首先执行. 代码如下:

static int __init rtl8139_init_module（void）

{

返回pci_module_init（＆rtl8139_pci_driver）;

}

它调用pci_module_init（），此函数在Linux / drivers / net / eepro100.c中，rtl8139_pci_driver（此结构在我们的驱动程序代码中定义，它是驱动程序和PCI设备之间的链接）地址已传递作为参数. rtl8139_pci_driver的定义如下:

静态结构pci_driverrtl8139_pci_driver = {

名称: MODNAME，

id_table: rtl8139_pci_tbl，

探针: rtl8139_init_one

删除: rtl8139_remove_one，

};

pci_module_init（）是Linux内核提供给模块的标准接口，该模块调用pci_register_driver（）. 该功能代码在Linux / drivers / pci / pci.c中. pci_register_driver做三件事.

①注册进入内核的参数rtl8139_pci_driver. 内核中有一个很大的PCI设备链接列表. 在这里，此PCI驱动程序挂在内部.

②查看总线上所有PCI设备的配置空间（网卡设备是PCI设备的一种）. 如果标识信息与rtl8139_pci_driver中的id_table相同，即rtl8139_pci_tbl，则其定义如下:

静态结构pci_device_idrtl8139_pci_tbl [] __devinitdata = {

{0x10ec，0x8129，PCI_ANY_ID，PCI_ANY_ID，0、0、1}，

{PCI_ANY_ID，0x8139，0x10ec，0x8139,0，0,0}，

{0，}

};

这意味着该驱动程序用于驱动该设备，因此rtl8139_pci_driver中的探测功能称为rtl8139_init_one. 该函数由我们的驱动程序定义，用于初始化整个设备并进行一些准备.

pci_device_id是内核定义的结构，用于标识不同的PCI设备. 例如，上面的0x10ec代表Realtek，我们扫描PCI设备配置空间. 如果发现Realtek生产的设备和设备编号，请对此进行解释. 驱动程序可以为该设备提供服务.

③rtl8139_pci_driver结构挂在设备的数据结构（pci_dev）上，这意味着从现在开始设备具有自己的驱动程序. 驱动程序还会找到它服务的对象.

PCI是总线标准. PCI总线上的设备被抽象到内核中的数据结构pci_dev中，该数据结构描述了PCI设备的所有特征.

PCI设备符合PCI标准. 每个PCI设备都有一个寄存器来存储配置空间. 例如，第一个寄存器是制造商编号. 例如，Realtek是10ec，Intel是另一个数字. 这些是商人. 向标准组织申请. 该网卡还集成了可以控制网卡操作的寄存器. Linux将这些寄存器映射到主内存虚拟空间，CPU提取指令可以访问设备中的这些控制寄存器.

简而言之，PCI设备包含两种类型的空间. 一种是配置空间. 它是操作系统或BIOS控制设备的统一格式. 无法访问CPU指令. Linux访问配置空间. 读和写;另一个是控制寄存器空间. 映射此部分后，CPU可以访问以控制设备的工作.

如果pci_register_driver找到了相关的设备和我们的pci_device_id结构数组编号，则意味着我们找到了服务对象，然后调用rtl8139_init_one，它主要做七件事:

①建立net_device结构，并使其代表内核中的该网络设备.

pci_dev也代表此设备. 网卡设备不仅必须符合PCI规范，还必须承担网卡的责任，因此分为两部分. Pci_dev负责网卡的PCI规范，net_device负责网络设备的责任.

dev = init_etherdev（NULL网卡驱动代码，sizeof（* tp））;

if（dev == NULL）{

printk（“无法分配新的以太网\ n”）；

返回-ENOMEM;

}

tp = dev-> priv;

Init_etherdev函数位于Linux / drivers / net / net_init.c中. 此函数分配net_device内存并执行初始初始化. net_device的成员priv表示不同网卡的私有数据. 例如，内核中的net_device代表Intel的网卡和Realtek的网卡. 但是它们是不同的. 例如，Intel和Realtek具有不同的方法来实现相同的功能. 这些都反映在priv中. 分配内存时，除priv以外的net_device成员是固定的，并且priv的大小是任意的，因此在分配过程中必须传递priv的大小.

②打开设备（实际上启用了从设备到内存的寄存器映射功能）

rc = pci_enable_device（pdev）;

如果（rc）

转到err_out;

pci_enable_device也是一个内核接口，代码位于驱动程序/pci/pci.c中. 此功能将PCI配置空间的Command字段的0位和1位设置为1，以实现开启设备的目的，因为rtl8139的官方数据手册指出这两位的作用是启用内存映射和I / O映射. 如果不是，则将控制寄存器空间映射到存储器空间的功能将被阻止. 此外，pci_enable_device还执行一些中断使能工作.

③获取资源

mmio_start = pci_resource_start（pdev，1）;

mmio_end = pci_resource_end（pdev，1）;

mmio_flags = pci_resource_flags（pdev，1）;

mmio_len = pci_resource_len（pdev，1）;

打开并初始化硬件后，BIOS固件会检查所有PCI设备并为它们分配一个无冲突的地址，以便其驱动程序可以将其寄存器映射到这些地址. 该地址将写入每个设备的配置空间中BIOS中的设备. 由于此活动是PCI标准活动，因此自然会将其写在每个设备的配置空间中，而不是写在其不同样式的控制寄存器空间中. 当然，只有BIOS可以访问配置空间. 初始化操作系统后，他为每个PCI设备分配了pci_dev结构，并读取BIOS获取的地址并写入配置空间以写入pci_dev中的resource字段. 将来，在读取这些地址后，我们不需要访问配置空间. 直接访问pci_dev就足够了. 我们这里的四个函数直接从pci_dev中读取相关数据. 该代码在include / linux / pci.h中. 定义如下:

#define pci_resource_start（dev，bar）（（dev）->资源[[bar）]. start）

#define pci_resource_end（dev，bar）（（dev）->资源[[bar）]. end）

每个PCI设备从0-5共有6个地址空间. 我们通常只使用前两个. 在这里，我们将参数1传递给bar以使用内存映射的地址空间.

④映射获得的地址

ioaddr = ioremap（mmio_start，mmio_len）;

如果（ioaddr == NULL）{

printk（“无法重新映射MMIO，正在中止\ n”）；

rc = -EIO;

转到err_out_free_res;

}

ioremap是内核提供的用于将设备寄存器映射到主存储器的功能. 我们要映射的地址已从pci_dev中读取，因此不会与其他地址冲突. 例如，网卡有100个寄存器，它们全部连接在一起，并且位置是固定的. 如果每个寄存器占用4个字节，则将总共400个字节的空间映射到内存，并且ioaddr是地址（Ioaddr是虚拟地址，mmio_start是物理地址，由BIOS获得. 在保护模式下） ，CPU无法识别物理地址，只能识别虚拟地址），ioaddr + 0是第一个寄存器的地址，ioaddr + 4是第二个寄存器的地址，依此类推，我们可以访问内存中的所有寄存器，并且操纵它们.

<！-[如果！ supportLineBreakNewLine]->

<！-[endif]->

⑤重新启动网卡设备

重新启动网卡设备是初始化网卡设备的重要部分. 它是将命令写入寄存器（在此处而不是在配置空间中写入寄存器，因为它与PCI无关）. 代码如下:

writeb（（（readb（ioaddr + ChipCmd）＆ChipCmdClear）| CmdReset，ioaddr + ChipCmd）;

ioaddr + ChipCmd，ChipCmd是一个位移，因此地址完全对应于ChipCmd寄存器. 您可以参考官方数据表以获取此位移. 我们在程序中定义的值: ChipCmd = 0x37;它与数据表一致. 我们可以在该命令寄存器中设置相应的位（RESET）以完成操作.

⑥获取MAC地址并将其存储在net_device中.

for（i = 0; i <6; i ++）{

dev-> dev_addr [i] = readb（ioaddr + i）;

dev->广播[i] = 0xff;

}

读取的地址是ioaddr + 0到ioaddr +5. 检查官方数据表寄存器地址空间的前6个字节以存储此网卡设备的MAC地址. MAC地址是标识网络中网卡的物理地址. 发送和接收数据包时使用该地址.

⑦在net_device中注册一些主要功能

dev->打开= rtl8139_open;

dev-> hard_start_xmit = rtl8139_start_xmit;

dev-> stop = rtl8139_close;

dev（net_device）代表设备. 注册这些功能后，使用rtl8139_open打开设备，并在应用程序希望通过此设备将数据发送到外部时调用rtl8139_start_xmit. （实际上，此功能在网络协议层调用中，涉及Linux网络协议栈）. rtl8139_close用于关闭该设备.

激活初始化后，使用ifconfig eth0 up命令激活对已注册rtl8139_open的调用. 此功能主要做三件事.

①注册该设备的中断处理程序. 当网卡完成数据发送或接收数据时，将以中断的形式通知它，因此必须有一个处理该中断的功能以完成数据的发送和接收. Linux中断机制可以参考“ Linux内核源代码方案分析”. 像内存地址映射一样，在初始化阶段，中断号也会由BIOS分配并写入设备的配置空间. 然后，Linux在创建pci_dev时从配置空间读取此中断号，并将其写入pci_dev的irq成员. 我们需要注册中断程序. 中断号直接从pci_dev获取.

retval = request_irq（dev-> irq，rtl8139_interrupt，SA_SHIRQ，dev-> name，dev）;

if（retval）{

返回检索；

}

我们注册的中断处理函数是rtl8139_interrupt. 当网卡被中断时（例如，当数据到达时），中断控制器8259A将中断号发送给CPU. CPU根据此中断号rtl8139_interrupt查找处理程序，然后执行它. rtl8139_interrupt也已在我们的程序中定义，这是驱动程序的重要任务和基本功能. request_irq代码位于arch / i386 / kernel / irq.c中.

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