以太网接口芯片DM9000A在嵌入式系统中的应用

以太网接口芯片DM9000A在嵌入式系统中的应用

硬件接口设计

图1  DM9000A与AT91RM9200硬件连接

Linux网络驱动体系结构

图2  Linux网络驱动体系结构

设计开发Linux网络驱动程序时，最主要的工作就是完成设备驱动功能层。类似于对字符设备和块设备的处理，为了屏蔽网络环境中物理网络设备的多样性，Linux利用面向对象的思想对所有的网络物理设备进行抽象，定义了一个统一的接口。对于所有网络硬件的访问都是通过接口进行的，接口向用户提供了一个对于所有类型的网络硬件一致化的操作集合。Linux内核提供的统一网络设备结构为net_device，此结构体位于网络驱动层的核心地位。

net_device 中有很多供系访问和协议层调用的设备方法，其中包括：

网络驱动就是要实现这些具体的设备方法。

设备初始化

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。

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。

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。

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。

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。

结语

参考文献：

2. Lessandro Rubini,Jonathan Corbet. Linux Device Drivers, second  edition，O’Reilly & Associates,2002

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