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基于Linux内核的驱动开发

谷谷呀~ 2023-09-08 原文

  1  网络设备驱动框架
        1 网络设备
          网络设备:用于在网络中收、发数据或传输数据的设备
          网络设备=网络终端设备+网络中继设备
          linux的网络设备并不是使用文件作为用户程序访问网络设备的接口,所以在
          /dev下并没有相应的网络设备文件,在Linux中,用户程序最终使用套接字来
          访问网络设备。
          Linux的网卡驱动程序处于OSI模型中的数据链路层,它的职责就是将上层协议
         栈传过来的信息通过网卡发送出去,将网络设备接收到的数据传给上层协议栈。
        (负责网络数据的收发)                  
        2 模拟创建一个网络设备,将其添加到Linux内核中  
            init流程:
                1 分配一个网络设备结构体
                struct net_device *alloc_netdev(sizeof_priv, name, setup)
                    sizeof_priv:网卡私有数据 若无,给0
                     name:网卡名称
                    setup:函数指针--》函数(设置以太网的默认配置)
                    void (*setup)(struct net_device *)
                    ether_setup(p)-->内核函数,用来设置以太网的默认配置
                    返回值:指向网络设备结构体的指针(struct net_device *)
                
                2 初始化该网络设备结构体
                    struct net_device {--》用来描述一个网络设备
                    char    name[IFNAMSIZ];--》网卡名称
                    const struct net_device_ops *netdev_ops;--》操作设备的接口函数集
                    unsigned char        *dev_addr;--》MAC地址
                    。。。。
                    }
                    static inline void eth_hw_addr_random(struct net_device *dev)
                    作用:给网络设备产生一个随机的MAC地址        
                    
                struct net_device_ops {--》操作网卡的方法集
                int            (*ndo_init)(struct net_device *dev);
                void            (*ndo_uninit)(struct net_device *dev);
                int            (*ndo_open)(struct net_device *dev);
                int            (*ndo_stop)(struct net_device *dev);
                netdev_tx_t        (*ndo_start_xmit) (struct sk_buff *skb,
                           struct net_device *dev);
                。。。
                }        
                3 将网络设备添加到Linux内核中
                    int register_netdevice(struct net_device *dev)
                        *dev:指向网络设备结构体的指针
                        返回值:成功 0 失败 负数

            exit:
                1 从内核中移除网络设备
                void unregister_netdev(struct net_device *dev)
                    *dev:指向网络设备结构体的指针
                2 释放网络设备结构体
                void free_netdev(struct net_device *dev)
                        *dev:指向网络设备结构体的指针
                
        测试:
            虚拟机:
                1 hello.c-->交叉编译--》hello.ko
                2 cp hello.ko /source4/rootfs
            开发板:
                1 启动开发板 配置ip相关项 配置bootarg为nfs
                2 重启开发板
                root@farsight#insmod hello.ko
                                    ifconfig-->查看是否有helloEth1?
                                    cat /proc/net/dev-->显示当前系统中所有的网络设备
                                    ifconfig helloEth1 up-->激活网卡
                                    ifconfig
                                    ifconfig helloEth1 down-->关闭网卡
                                    dmesg |tail-->查看HelloOpen/HelloClose是否被调用
                                    ifconfig helloEth1 192.168.2.251--》给网络设备配置IP
                                    ifconfig
        3 dm9000.c-->网卡收发数据
            网络设备驱动:发数据
                                收数据
            3.1 发数据--》函数dm9000_start_xmit
            网卡驱动代码的入口:static struct platform_driver dm9000_driver
                1 dm9000_probe
                2 dev_get_platdata
                3 alloc_etherdev
                4 dm9000_netdev_ops-->dm9000_start_xmit-->用此函数往外发数据
                5 dm9000_send_packet-->发送数据
                6 iow

            3.2 收数据--》中断
                    1 dm9000_open
                    2 request_irq(dev->irq, dm9000_interrupt,...)
                        3 dm9000_interrupt-->用于处理网卡接收数据
                    4 dm9000_rx--》处理中断接收到的数据
                    5 eth_type_trans 将数据包传给上层协议

    Linux的网络驱动模型采用4层结构:
                1 协议接口层    
    向网络协议提供统一的数据包发送接口,上层任何形式的协议都通过    
    dev_queue_xmit()发送,通过netif_rx()接收,都使用sk_buff作为数据的载体
                2 设备接口层   
    向协议接口层提供统一的用于描述具体网络设备属性和操作的结构体net_device,
    这个结构从整体规划了具体操作硬件的设备驱动功能层的结构,是设备驱动功能
    层的各个函数的容器,开发网络驱动的主要工作就是编写驱动功能层的相关函数
    以填充net_device数据结构的内容并将net_device注册到内核
                3 驱动功能层      
    此层各个函数是网络设备接口层net_device数据结构的具体成员,
    是驱动 网络设备    硬件完成相应动作的程序, 它通过ndo_start_xmit()函数启动
    发送动作,并通过网络设备上的中断触发接收操作,通过中断或POLL机制接收
                4 设备与媒介层  
     是完成数据收发的物理实体,网卡被设备驱动层中的函数在物理上驱动,
    对于Linux系统而言, 网络设备和媒介都可以是虚拟的
               第2 and 第3层是驱动开发主要关心的层次 
            
    I2C     SOC---》MPU8050
      uart  i2c  spi  CAN 

1 硬件中断
   软件
   硬件中断--》需要配置的--》
  类比:拜访马云
        第一阶段:乘坐某种交通工具去杭州--》连线
        第二阶段:筛查--》中断控制器(GIC)
        第三阶段:cpu处理客户-->CPU处理中断
        
   中断的基本概念:
        cpu和外设之间的数据传送方式:
            1 中断方式:当外设需要和cpu进行数据交换时,由外设向CPU发出请求信号,
                            使CPU暂停正在执行的程序,转去执行外设数据的输入和输出操
                            作,数据传送结束后,CPU再继续执行被暂停的程序。
            2 程序控制方式:直接的在程序的控制下进行数据的输入和输出操作
            3 DMA方式:外设通过DMA总线直接从内存中拿数据,不通过CPU倒数据
        exynos4412支持160个中断源,这些中断源分三类:
            SGI:软中断,用于各个核之间的通信
            PPI:私有外部中断,是每个核私有的外部中断
            SPI:公共外部中断,是每个核公有的外部中断
        程序的入口?main  异常向量表  中断
        目标:通过k2按键触发硬件中断
            第一阶段:连线
                K2--》con4-->con3-->u1a(gpx1_1)--》能发出XEINT9中断--》57号中断
                    1 配置GPX1_1为外部中断模式
                    6.2.3.198 GPX1CON  0x11000C20 (4-7)0xF
                    2 配置中断的触发方式-->下降沿触发
                    6.2.3.211 EXT_INT41CON 0x11000E04  (4-6)0x2
                    3 取消中断掩码
                    6.2.3.223 EXT_INT41_MASK  0x11000F04 (1)0
           第二阶段:gic
                1 使能57号中断
                    9.5.1.16 ICDISER_CPU  0x10490104  (25)1
                2 把57号中断交给cpu0处理
                    9.5.1.22 ICDIPTR14_CPU0  0x10490838   (8-15)0x1
                3 设置中断优先级
                   9.5.1.21 ICDIPR_CPU  0x10490438   (8-15) 优先级范围0~255 例如 12
                4 使能CPU0中断
                    9.5.1.1 ICCICR_CPU0  0x10480000  (0)1
                5 设置cpu0的中断优先级阈值
                    9.5.1.2 ICCPMR_CPU0  0x10480004  (0-7)0xFF
                6 使能GIC总开关
                    9.5.1.12 ICDDCR  0x10490000  (0)1
        第三阶段:中断处理
                1  得到中断号--》寄存器
                    9.5.1.4 ICCIAR_CPU0 0x1048000C (0-9)获取中断号
                    处理中断--》led  uart
                2 清除管脚中断标志
                    6.2.3.227 EXT_INT41_PEND 0x11000F44  (1)1
                3 清除GIC控制器的57号中断标志
                    9.5.1.19 ICDICPR_CPU 0x10490284  (25)1
                4 结束中断
                    9.5.1.5 ICCEOIR_CPU0 0x10480010   (0-9)中断号

   设备树--》
    

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