基于stm32f429的uclinux-W5500网络设备内核驱动

之前那篇写w5500驱动只是单纯的应用程序驱动，虽然可以实现一定的目的，但是没有充分利用到linux的内核，在一些应用场合就显得不合时宜，于是就进行w5500网络设备内核驱动的学习，幸运的是w5500网络设备驱动的文件是在4.8版本的linux内核中找到，但是与我现在使用的2.6.33版本的内核在有些函数和数据结构等都有一定程度上缺失，为此花了很久的一段时间去修修补补这个驱动C文件，终于修补到了编译无错误的程度了，但也经过一定时间的调试才能达到想要的效果，但是通过这样也学习到linux的网络设备方面的知识
这里只是对w5500网络设备驱动的一些重要的函数及数据结构做简单的分析与总结
W5500网络设备驱动主要包括在两个文件：w5500.c和w5500-spi.c
w5100-spi.c构建spi设备驱动以使用spi接口方式来设置w5500，设置w5500的基本读写函数，w5100.c主要构建linux内核的网络设备驱动，设置网络发送接收skb等函数，注意两者紧密相连，缺一不可！修改内核文件中的Kconfig和makefile文件编译这两个C文件。
基本流程为：

在w5100-spi.c主要是用spi的方式来设置w5500的读、写函数，通过其中的w5100_spi_probe函数最后转入到w5100.c中的w5100_probe函数，下面重点关注w5100_spi_probe（）这个函数：

int w5100_probe(struct device *dev, const struct w5100_ops *ops,int sizeof_ops_priv, const void *mac_addr, int irq,int link_gpio)

1、进入这个函数后，首先分配注册网络设备
ndev = alloc_etherdev(alloc_size);
err = register_netdev(ndev);

2、填充网络设备文件操作结构体
ndev->netdev_ops = &w5100_netdev_ops;

static const struct net_device_ops w5100_netdev_ops = {
.ndo_open = w5100_open,
.ndo_stop = w5100_stop,
.ndo_start_xmit = w5100_start_tx,
.ndo_tx_timeout = w5100_tx_timeout,
.ndo_set_rx_mode = w5100_set_rx_mode,
.ndo_set_mac_address = w5100_set_macaddr,
.ndo_validate_addr = eth_validate_addr,
.ndo_change_mtu = eth_change_mtu,
};
填充网络设备文件操作，open、stop、.ndo_start_xmit等函数，可见网络设备数据发送函数为w5100_start_tx

3、填充ethtool_ops结构体
ndev->ethtool_ops = &w5100_ethtool_ops;

  static const struct ethtool_ops w5100_ethtool_ops = {
.get_drvinfo        = w5100_get_drvinfo,
.get_msglevel       = w5100_get_msglevel,
.set_msglevel       = w5100_set_msglevel,
.get_link       = w5100_get_link,
.get_regs_len       = w5100_get_regs_len,
.get_regs       = w5100_get_regs,

};
ethtool_ops成员函数与用户空间ethool工具的各个命令选项对应，ethtool提供了网卡及网卡驱动管理能力，能够为linux网络开发人员和管理人员提供对网卡硬件、驱动程序和网络协议栈的设置、查看以及调试等功能。

4、 netif_napi_add(ndev, &priv->napi, w5100_napi_poll, 16);
该函数用于初始化一个NAPI，netif_napi_add（）的poll参数是NAPI要调度执行的轮询函数
数据接收流程：

如果是NAPI兼容的设备驱动，则通过poll方式接收数据包，在这种情况下，我们需要为该设备驱动提供作为netif_napi_add()参数的w5100_napi_poll函数：

static int w5100_napi_poll(struct napi_struct *napi, int budget)
{struct w5100_priv *priv = container_of(napi, struct w5100_priv, napi);int rx_count;for (rx_count = 0; rx_count < budget; rx_count++) {struct sk_buff *skb = w5100_rx_skb(priv->ndev); //取得接收skb的数据if (skb)netif_receive_skb(skb);//分析网络接收缓冲区的数据elsebreak;}if (rx_count < budget) {napi_complete(napi);//将napi设备从轮询列表中删除w5100_enable_intr(priv); //使能中断}return rx_count;
}

数据接收的方式是NAPI（New API）,简单来说，NAPI是综合中断方式与轮询方式的技术
其数据接收流程为：
接收中断来临——》关闭接收中断——》以轮询方式接收所有数据包直到收空——》开启接收中断——》接收中断来临

注册中断函数：
err = request_irq(priv->irq, w5100_interrupt,IRQF_TRIGGER_LOW, ndev->name, ndev);
priv->irq：要申请的硬件中断号
w5100_interrupt：向系统注册的中断处理函数，是一个回调函数，中断发生时，系统调用这个函数，ndev参数将被传递给它
IRQF_TRIGGER_LOW：指定中断触发类型：低电平有效
ndev->name：设备驱动程序的名称
ndev：中断名称可作为共享中断时的中断区别参数，也可以用来指定中断服务函数需要参考的数据地址

中断函数：

static irqreturn_t w5100_interrupt(int irq, void *ndev_instance)
{
struct net_device *ndev = ndev_instance;
struct w5100_priv *priv = netdev_priv(ndev);int ir = w5100_read(priv, W5100_S0_IR(priv));
if (!ir)
return IRQ_NONE;
w5100_write(priv, W5100_S0_IR(priv), ir);if (ir & S0_IR_SENDOK) {
//      netif_dbg(priv, tx_done, ndev, "tx done\n");
netif_wake_queue(ndev);
}if (ir & S0_IR_RECV) {
w5100_disable_intr(priv);if (priv->ops->may_sleep)
queue_work(priv->xfer_wq, &priv->rx_work); //调度执行一个指定workqueue中的任务。输入参数：
@ workqueue_struct：指定的workqueue指针
@work_struct：具体任务对象指针else if (napi_schedule_prep(&priv->napi)) //检查是否可以进行napi调度
__napi_schedule(&priv->napi);// 在网卡驱动的中断处理函数中调用napi_schedule()来使用NAPI
}return IRQ_HANDLED;
}

5、创建网卡工作队列
priv->xfer_wq = alloc_workqueue(netdev_name(ndev), WQ_MEM_RECLAIM, 0);

添加四个任务到工作队列
INIT_WORK(&priv->rx_work, w5100_rx_work);
INIT_WORK(&priv->tx_work, w5100_tx_work);
INIT_WORK(&priv->setrx_work, w5100_setrx_work);
INIT_WORK(&priv->restart_work, w5100_restart_work);

INIT_WORK会在你定义的_work工作队列里面增加一个工作任务，该任务就是_func。_func这个任务会需要一些数据作为参数，这个参数就是通过_data传递的。
⑴w5100_rx_work（）函数：
w5100_rx_skb（）：
①skb = netdev_alloc_skb_ip_align(ndev, rx_len);
netdev_alloc_skb_ip_align会申请一个sk_buff结构，同时申请存放报文数据的buffer空间，并将他们关联起来
②skb_put(skb, rx_len);
skb_put()修改指向数据区末尾的指针tail，使之往下移len字节，即使数据区向下扩大len字节，并更新数据区长度len，通常在设备驱动的接收数据处理中会调用此函数。
③skb->protocol = eth_type_trans(skb, ndev);
Linux kernel使用eth_type_trans来判断数据帧的类型，及协议类型

w5100_enable_intr(priv)：使能中断

⑵w5100_tx_work()函数：w5100_tx_skb，发送写入skb的函数，最后dev_kfree_skb(skb)释放套接字缓冲区。

⑶w5100_setrx_work(struct work_struct *work)
w5100_hw_start(priv)：w5500硬件启动
u8 mode = S0_MR_MACRAW;//将w5500设置为原始套接字，此处关键！

⑷w5100_restart_work
w5100_restart：
①netif_stop_queue(ndev)：
调用linux内核提供的netif_stop_queue（）函数，停止设备传输包。
②w5100_hw_reset(priv);
函数内对w5500设置mac地址，进行socket0的初始化
③netif_wake_queue(ndev);
当忙于发送的数据包被发送完成后，在以TX结束的中断处理中，应该调用netif_wake_queue(ndev)唤醒被阻塞的上层，以启动它继续向网络设备驱动传送数据包。

6、数据发送函数
w5100_netdev_ops函数中.ndo_start_xmit = w5100_start_tx,所以w5100_start_tx（）为网卡数据发送函数

static int w5100_start_tx(struct sk_buff *skb, struct net_device *ndev)
{struct w5100_priv *priv = netdev_priv(ndev);netif_stop_queue(ndev);// 停止设备传输包if (priv->ops->may_sleep) {WARN_ON(priv->tx_skb);priv->tx_skb = skb;queue_work(priv->xfer_wq, &priv->tx_work);//开启数据发送工作任务} else {w5100_tx_skb(ndev, skb);}return NETDEV_TX_OK;
}

static void w5100_tx_skb(struct net_device *ndev, struct sk_buff *skb)
{struct w5100_priv *priv = netdev_priv(ndev);u16 offset;offset = w5100_read16(priv, W5100_S0_TX_WR(priv));//读w5500的socket0发送缓冲区偏移w5100_writebuf(priv, offset, skb->data, skb->len);w5100_write16(priv, W5100_S0_TX_WR(priv), offset + skb->len);//写数据到w5500ndev->stats.tx_bytes += skb->len;ndev->stats.tx_packets++; //记录发包数量dev_kfree_skb(skb);w5100_command(priv, S0_CR_SEND);
}

最后运行的效果：

设置w5500网卡ip地址为192.168.1.88，用电脑主机去ping，可以ping通，若在linux内核中加了tcp/ip协议栈的话，则可以与电脑主机服务器进行tcp和udp连接，但是这样却没有使用w5500原本自带的硬件tcp/ip协议栈，而是直接绕过去了，我们注意到的是w5500的网络设备驱动程序是设置为原始套接字的形式，所以以后要关注的原始套接字在网络协议中的传输！！

基于stm32f429的uclinux-W5500网络设备内核驱动相关推荐

win驱动移植linux,LCD移植 - 基于Tiny210v2的Linux-3.9.6内核驱动移植_Linux编程_Linux公社-Linux系统门户网站...
友善的tiny210v2我买的是7寸电容屏,具体型号得再查查,说是S70. 用原本的LINUX内的SMDKV210的LCD驱动能实现LINUX LOGO的输出,但是有一定的偏差. 主要参考: arm9 ...
树莓派基于Linux内核驱动开发详解
一.驱动认知首先理解Linux内核框图文件系统认知,Linux内核框图 1.什么是驱动 linux内核驱动.软件层面上的驱动广义上是指:这一段代码操作了硬件去动,所以这一段代码就叫硬件的驱动程序 ...
linux内核下网络驱动流程,基于Linux内核驱动的网络带宽测速方法与流程
本发明涉及一种测速方法,尤其是一种网络带宽测速方法. 背景技术: :电信运营商为客户提供一定带宽的Internet接入:为了检验带宽是否达标,一般均由客户使用个人电脑在网页上直接测速.但是随着智能网关 ...
基于ZYNQ的petalinux 2018.3 DMA驱动的移植和内核编译
vivado硬件设计 DMA设置第一步,创建项目 petalinux-create --type project --template zynq --name petalinux_Dma john@ ...
树莓派基于Linux内核驱动开发
一.驱动认知 1.1 为什么要学习写驱动树莓派开发简单是因为有厂家提供的wiringPi库,实现超声波,实现继电器操作,做灯的点亮-都非常简单. 但未来做开发时,不一定都是用树莓派,则没有wirin ...
第三阶段：43-47.树莓派基于Linux内核驱动开发
目录一.驱动认知 1.1 为什么要学习写驱动 1.2 文件名与设备号 1.3 open函数打通上层到底层硬件的详细过程二.基于框架编写驱动代码 2.1 编写上层应用代码 2.2 修改内核驱动框架代 ...
《Linux设备驱动开发详解(第3版)》（即《Linux设备驱动开发详解：基于最新的Linux 4.0内核》）网购链接
<Linux设备驱动开发详解:基于最新的Linux 4.0内核> china-pub 天猫 dangdang 京东 China-pub 8月新书销售榜推荐序一技术日新月 ...
基于μC／OS—III的CC1120驱动程序设计
基于μC/OS-III的CC1120驱动程序设计时间:2014-01-21 来源:电子设计工程作者:张绍游,张贻雄,石江宏关键字:CC1120 嵌入式操作系统 STM32F103ZE ...
开源项目-基于Intel VT技术的Linux内核调试器
本开源项目将硬件虚拟化技术应用在内核调试器上,使内核调试器成为VMM,将操作系统置于虚拟机中运行,即操作系统成为GuestOS,以这样的一种形式进行调试,最主要的好处就是调试器对操作系统完全透明.如下 ...

基于stm32f429的uclinux-W5500网络设备内核驱动

基于stm32f429的uclinux-W5500网络设备内核驱动相关推荐

最新文章

热门文章