網絡控制器DM9000A在嵌入式系統中的應用

　　設計Linux網絡驅動程序時，最主要的工作就是完成設備驅動功能層。類似于對字符設備和塊設備的處理，為了屏蔽網絡環境中物理網絡設備的多樣性，Linux利用面向對象的思想對所有的網絡物理設備進行抽象，定義了一個統一的接口。對于所有網絡硬件的訪問都是通過接口進行的，接口向用戶提供了一個對于所有類型的網絡硬件一致化的操作集合。Linux內核提供的統一網絡設備結構為net_device，此結構體位于網絡驅動層的核心地位。

　　net_device 中有很多供系訪問和協議層調用的設備方法，其中包括：
　　· dev->open：打開設備。open方法應當注冊網絡設備需要的任何系統資源( I/O 口，IRQ， DMA等)，打開硬件，進行設備要求的其他設置。
　　· dev—>stop：停止設備。 該函數應當恢復在打開時進行的操作。
　　· dev->hard_start_xmit：發送報文。
　　· dev->tx_timeout：發送超時調用的方法,它應當處理這個問題并恢復報文發送。
　　· dev->set_mac_address：修改網絡的硬件MAC地址。

　　網絡驅動就是要實現這些具體的設備方法。

　　設備初始化
　　網絡的初始化是設備工作的第一步。當系統加載網絡驅動模塊的時候，就會調用初始化過程。首先利用函數request_mem_region映射DM9000A的數據、地址端口，通過dmfe_probe函數檢測網絡物理設備是否存在，檢測DM9000A內部串行NIC的值是否正確，然后再對設備進行資源配置，構造設備的net_device數據結構。包括一些低層硬件信息：base_addr(網絡接口的 I/O 基地址)，irq(安排的中斷號)等。

　　打開設備和關閉設備
　　open方法在網絡設備被激活的時被調用，具體DM9000A的硬件初始化工作放到這里來做。對于DM9000A需要完成的初始化包括：對DM9000A內部上電，軟件復位，通過NCR寄存器設置網絡工作模式,可以選擇設置內部或者外部PHY、全雙工或者半雙工模式、使能喚醒事件等網絡操作，對RX／TX中斷使能，使能數據接收功能。調用request_irq()申請中斷號登記中斷處理函數，調用netif_carrier_on偵測連接狀態。

　　啟動定時器，調用netif_start_queue激活設備發送隊列。
　　這里對DM9000A的中斷設計做了一個特殊處理：通常AT91RM9200提供最多32個中斷源，默認提供7個外部中斷源，但對于較復雜的嵌入式系統，可能會面臨中斷源不夠用的情況。由于AT91RM9200的PIO可以實現功能復用，因此可以把多余的IO引腳配置為可用的中斷源。故本系統中，設計DM9000A中斷源與AT91RM9200外部I/O口PD8引腳相連。一個PIO端口的32個引腳共享一個中斷ID，只需要在中斷狀態寄存器中區分具體哪個引腳引起中斷，然后轉向特定的中斷處理函數執行操作，就可以實現中斷處理。

　　close所做的工作和open相反，主要釋放open獲得的資源，以減少系統負擔。

　　數據包發送
　　數據包的發送和接收是實現Linux網絡驅動程序中兩個最關鍵的過程，對這兩個過程處理的好壞將直接影響到驅動程序的整體運行質量。

　　數據傳輸通過hard_start_xmit函數實現，首先把存放在套接字緩沖區中的數據發送到網絡芯片DM9000A內部的TX FIFO SRAM中，該緩沖區是由數據結構sk_buff表示，把要傳送的數據長度寫入DM9000A中的傳輸包長度寄存器TXPLL和TXPLH中。然后使能傳輸。如果數據發送成功，則會觸發一次中斷。

　　實際中會出現多個數據幀傳輸，需要考慮做并發處理。在發送時檢測傳輸隊例暫時滿載時就要通過netif_stop_queue來暫停，當發送完成觸發中斷處理時，調用netif_wake_queue函數來重新啟動傳輸隊例。

　　網絡傳輸由于系統忙或硬件的問題發生延遲，則會調用傳送超時處理函數tx_timeout，對硬件復位操作。

　　數據包接收
　　數據包的接收是通過中斷處理，當有數據到達時，就產生中斷信號，網絡設備驅動功能層就調用數據包接收程序來處理數據包的接收，然后網絡協議接口層調用netif_rx函數把接收到的數據包傳輸到網絡協議的上層進行處理。

　　DM9000A接收緩存區中的每幀數據由4字節長的首部、有效數據和CRC校驗序列構成。首部4字節依次是01H、以太網幀狀態、以太網幀長度低字節和長度高字節，數據包接收程序首先檢測如果第一個字節是01H，則說明有數據；如果是00H，則說明無數據，需要進行復位。然后調用函數dev_alloc_skb申請一塊sk_buff結構緩沖區，從DM9000A讀出數據放置到緩沖區里，根據獲取的長度信息，判斷是否讀完一幀。如果讀完，接著讀下一幀，直到遇到首字節是00H的幀，說明接收數據已讀完。接下來填充sk_buff中的一些信息，使之成為規范的sk_buff結構，最后調用netif_rx()函數將接收到的數據傳輸到網絡協議的上層。

結語

　　該設計成功用于某網絡測試設備的主控模塊上，可以通過以太網接入Internet，從而實現從Internet上監控嵌入式設備。

參考文獻：

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