嵌入式系统的以太网接口设计及linux驱动

3．2 网络设备的初始化

由结构体net_device中的init函数指针所指向的初始化函数来完成。网络的初始化是设备工作的第一步。当系统加载网络驱动模块的时候，就会调用初始化过程。首先利用函数：request_mem_region映射DM9000A的数据、地址端口，通过dmfe_probe函数检测网络物理设备是否存在，检测DM9000A内部串行NIC的值是否正确，然后再对设备进行资源配置，构造设备的net_device数据结构。包括一些低层硬件信息：base_addr(网络接口的I／O基地址)，irq(安排的中断号)等。

3．3 打开设备和关闭设备

open方法在网络设备被激活的时被调用，具体DM9000A的硬件初始化工作放到这里来做。对于DMOOOOA需要完成的初始化包括：对DM9000A内部上电，软件复位，通过NCR寄存器设置网络工作模式，可以选择设置内部或者外部PHY、全双工或者半双工模式、使能唤醒事件等网络操作，对RX／TX中断使能，使能数据接收功能。调用request_jrq()申请中断号登记中断处理函数，调用netif_carrier_on侦测连接状态。启动定时器，调用netif_start_queue激活设备发送队列。

这里对DM9000A的中断设计做了一个特殊处理：通常AT91RM9200提供最多32个中断源，默认提供7个外部中断源，但对于较复杂的嵌入式系统，可能会面临中断源不够用的情况。由于AT9lRM9200的PIO可以实现功能复用，因此可以把多余的IO引脚配置为可用的中断源。故本系统中，设计DM9000A中断源与AT91RM9200外部I／O口PD8引脚相连。一个PIO端口的32个引脚共享一个中断ID，只需要在中断状态寄存器中区分具体哪个引脚引起中断，然后转向特定的中断处理函数执行操作，就可以实现中断处理。close所做的工作和open相反，主要释放open获得的资源，以减少系统负担。

3．4 数据包发送

数据包的发送和接收是实现Linux网络驱动程序中两个最关键的过程，对这两个过程处理的好坏将直接影响到驱动程序的整体运行质量。

数据传输通过hard_start_xmit函数实现，首先把存放在套接字缓冲区中的数据发送到网络芯片DM9000A内部的TX FIFO SRAM中，该缓冲区是由数据结构sk buff表示，把要传送的数据长度写入DM9000A中的传输包长度寄存器TXPLL和TXPLH中。然后使能传输。如果数据发送成功，则会触发一次中断。实际中会出现多个数据帧传输，需要考虑做并发处理。在发送时检测传输队例暂时满载时就要通过netif_stop_queue来暂停，当发送完成触发中断处理时，调用netif_wake_queue函数来重新启动传输队例。网络传输由于系统忙或硬件的问题发生延迟，则会调用传送超时处理函数tx_timeout，对硬件复位操作。

3．5 数据包接收

数据包的接收是通过中断处理，当有数据到达时，就产生中断信号，网络设备驱动功能层就调用数据包接收程序来处理数据包的接收，然后网络协议接口层调用netif_rx函数把接收到的数据包传输到网络协议的上层进行处理。

DM9000A接收缓存区中的每帧数据由4字节长的首部、有效数据和CRC校验序列构成。首部4字节依次是01H、以太网帧状态、以太网帧长度低字节和长度高字节，数据包接收程序首先检测如果第一个字节是01H，则说明有数据；如果是00H，则说明无数据，需要进行复位。然后调用函数dev_alloc_skb申请一块sK_buff结构缓冲区，从DM9000A读出数据放置到缓冲区里，根据获取的长度信息，判断是否读完一帧。如果读完，接着读下一帧，直到遇到首字节是00H的帧，说明接收数据已读完。接下来填充sK_buff中的一些信息，使之成为规范的sk_buff结构，最后调用netif_rx()函数将接收到的数据传输到网络协议的上层。

最后，可通过两种方法加载网络设备驱动程序：系统内核加载和模块加载。

4 网络的应用及测试

通过读取／proc／net中的信息得到当前系统中的网络设备，通过它来测试：

#cat／proc／net／dev

Linux网络配置可在应用程序中通过ifconfig和router两个命令实现，它们都可以在busybox软件包中找到。可用以下命令来配置ip、网关、子网掩码和域名解析服务器：

# ifconfig eth0 192.168.0.11O
    # route add -net default gw 192.168.0.254 netmask 255.255.255.0
    # nameserver 202.106.196.115

最后，通过Ping命令，来测试一下和主机的通信是否联通。在本系统中通过。

在嵌入式应用程序开发及调试中，NFS起着非常重要的应用。不但可以通过NFS文件系统共享远程硬盘的文件，我们还可以mount远程文件系统直接作为嵌入式的根文件系统。

5 结论

本文完成了Linux下扩展以太网接口及测试网络接口的研究，采用了以太网芯片DM9000，围绕太分析了嵌入式Linux 网络的基本原理。最后我的嵌入式设备顺利连上网络。同时本文为移植2.6内核的网络部分提供了移植方法。

作者：北京信息科技大学机电工程学院 路冉冉　郝静如　李天剑