【盘点】Linux下网络设备驱动框架 移植ENC28J60网卡驱动
1.1 Linux下网络相关命令1.1.1 ifconfig命令:设置网卡IP地址- 功能ifconfig用于查看和更改网络接口的地址和参数,包括IP地址、网络掩码、广播地址,使用权限是超级用户。
- 语法:fconfig -interface [options] address
- 主要参数
-interface | 指定的网络接口名,如eth0和eth1。 | up | 激活指定的网络接口卡。 | down | 关闭指定的网络接口。 | broadcast address | 设置接口的广播地址。 | pointopoint | 启用点对点方式。 | address | 设置指定接口设备的IP地址。 | netmask address | 设置接口的子网掩码。 |
- 应用说明ifconfig是用来设置和配置网卡的命令行工具。为了手工配置网络,这是一个必须掌握的命令。使用该命令的好处是无须重新启动机器。要赋给eth0接口IP地址207.164.186.2,并且马上激活它,使用下面命令:
#fconfig eth0 210.34.6.89 netmask 255.255.255.128 broadcast 210.34.6.127 |
该命令的作用是设置网卡eth0的IP地址、网络掩码和网络的本地广播地址。若运行不带任何参数的ifconfig命令,这个命令将显示机器所有激活接口的信息。带有“-a”参数的命令则显示所有接口的信息,包括没有激活的接口。注意,用ifconfig命令配置的网络设备参数,机器重新启动以后将会丢失。
a. 查看网卡的IP地址信息# ifconfig //查看当前已经启动的网卡信息 # ifconfig -a//查看所有网卡的信息。包含未启动的网卡。 # ifconfig eth0 //查看eth0网卡的信息 | a. 关闭与启动网卡# ifconfig eth0 up //激活名称为eth0的网卡 # ifconfig eth0 down //关闭名称为eth0的网卡 |
a. 修改网卡MAC地址修改网卡MAC地址首先必须关闭网卡设备:ifconfig eth0 down修改MAC地址:ifconfig eth0 hw ether 00:AA:BB:CCD:EE重新启用网卡:ifconfig eht0 up这样网卡的MAC地址就更改完成了。每张网卡的MAC地址是惟一,但不是不能修改的,只要保证在网络中的MAC地址的惟一性就可以了。
a. 在一张网卡上绑定多个IP地址在Linux下,可以使用ifconfig方便地绑定多个IP地址到一张网卡。例如,eth0接口的原有IP地址为192.168.0 .254,可以执行下面命令:ifconfig eth0:0 192.168.0.253 netmask 255.255.255.0 ifconfig eth0:1 192.168.0.252 netmask 255.255.255.0 ...... |
1.1.2 ping命令- 功能:ping检测主机网络接口状态,使用权限是所有用户。
- 语法:ping [-dfnqrRv][-c][-i][-I][-l][-p][-s][-t] IP地址
- 主要参数
-d | 使用Socket的SO_DEBUG功能。 | -c | 设置完成要求回应的次数。 | -f | 极限检测。 | -i | 指定收发信息的间隔秒数。 | -I | 网络界面使用指定的网络界面送出数据包。 | -l | 前置载入,设置在送出要求信息之前,先行发出的数据包。 | -n | 只输出数值。 | -p | 设置填满数据包的范本样式。 | -q | 不显示指令执行过程,开头和结尾的相关信息除外。 | -r | 忽略普通的Routing Table,直接将数据包送到远端主机上。 | -R | 记录路由过程。 | -s | 设置数据包的大小。 | -t | 设置存活数值TTL的大小。 | -v | 详细显示指令的执行过程。 |
ping命令是使用最多的网络指令,通常我们使用它检测网络是否连通,它使用ICMP协议。但是有时会有这样的情况,我们可以浏览器查看一个网页,但是却无法ping通,这是因为一些网站处于安全考虑安装了防火墙。
使用实例
1.1.3 网卡启动与关闭除了使用ifconfig配置之外,也可以使用ifup、ifdown命令来实现。# ifup eth0 //开启eth0网卡 # ifdown eth0 //关闭eth0网卡 |
1.2 查看内核已经支持的网卡驱动进入到内核配置菜单目录下: [root@wbyq linux-3.5]# make menuconfigDevice Drivers ---> Network device support --->……………………………….. USB Network Adapters ---> //支持的USB网卡设备 <*> USB Pegasus/Pegasus-II based ethernet device support < > USB RTL8150 based ethernet device support (EXPERIMENTAL) <*> ASIX AX88xxx Based USB 2.0 Ethernet Adapters <*> Davicom DM9601 based USB 1.1 10/100 ethernet devices <*> Davicom DM9620 USB2.0 Fast Ethernet devices (开发板本身的自带网卡) < > SMSC LAN75XX based USB 2.0 gigabit ethernet devices < > SMSC LAN95XX based USB 2.0 10/100 ethernet devices < > GeneSys GL620USB-A based cables < > Prolific PL-2301/2302/25A1 based cables < > MosChip MCS7830 based Ethernet adapters |
1.3 移植ENC28J60网卡驱动1.3.1 ENC28J60芯片介绍ENC28J60 是带有行业标准串行外设接口(Serial Peripheral Interface,SPI)的独立以太网 控制器。它可作为任何配备有 SPI 的控制器的以太网接口。ENC28J60 符合 IEEE 802.3 的全部规范,采用了一系列包过滤机制以对传入数据包进行限制。它还提供了一个内部 DMA 模块, 以实现快速数据吞吐和硬件支持的 IP 校验和计算。与主控制器的通信通过两个中断引脚和 SPI 实现,数据传输速率高达 10 Mb/s。两个专用的引脚用于连接 LED,进行网络活动状态指示。ENC28J60 总共只有 28 脚,提供 QFN/TF。
的主要特点如下:- 兼容 IEEE802.3 协议的以太网控制器
- 集成 MAC 和 10 BASE-T 物理层
- 支持全双工和半双工模式
- 数据冲突时可编程自动重发
- SPI 接口速度可达 10Mbps
- 8K 数据接收和发送双端口 RAM
- 提供快速数据移动的内部 DMA 控制器
- 可配置的接收和发送缓冲区大小
- 两个可编程 LED 输出
- 带7个中断源的两个中断引脚
- TTL 电平输入
- 提供多种封装:SOIC/SSOP/SPDIP/QFN 等。
ENC28J60 的典型应用电路如下图:
ENC28J60 由七个主要功能模块组成:1) SPI 接口,充当主控制器和 ENC28J60 之间通信通道。2) 控制寄存器,用于控制和监视 ENC28J60。3) 双端口 RAM 缓冲器,用于接收和发送数据包。4) 判优器,当 DMA、发送和接收模块发出请求时对 RAM 缓冲器的访问进行控制。5) 总线接口,对通过 SPI 接收的数据和命令进行解析。6) MAC(Medium Access Control)模块,实现符合 IEEE 802.3 标准的 MAC 逻辑。7) PHY(物理层)模块,对双绞线上的模拟数据进行编码和译码。ENC28J60 还包括其他支持模块,诸如振荡器、片内稳压器、电平变换器(提供可以接受 5V 电压的 I/O 引脚)和系统控制逻辑。引脚功能说明:
1.3.2 ENC28J60以太网模块介绍ENC28J60 网络模块采用 ENC28J60 作为主芯片,单芯片即可实现以太网接入, 利用该模块,基本上只要是个单片机,就可以实现以太网连接。
模块实物图如下:
其中 GND 和 V3.3 用于给模块供电,MISO/MOSI/SCK 用于 SPI 通信,CS 是片选信号,INT 为中断输出引脚,RST 为模块复位信号。
1.3.3 查看内核已经支持的网卡源码在内核linux-3.5/drivers/net/ethernet源码目录下可以查看已经支持的网卡源码。ENC28J60网卡源码就存放在: /linux-3.5/drivers/net/ethernet/microchip目录下[root@wbyq microchip]# pwd /work/Tiny4412/linux-3.5/drivers/net/ethernet/microchip [root@wbyq microchip]# ls enc28j60.c enc28j60_hw.h Kconfig Makefile |
1.3.4 配置内核SPI总线设备端1. ENC28J60使用的是SPI总线通信,先查看内核SPI总线板级注册是否支持。进入到内核配置菜单: [root@wbyq linux-3.5]# make menuconfigDevice Drivers ---> SPI support ---><*> Samsung S3C64XX series type SPI Samsung S3C64XX Channel 0 Support./选中SP0总线支持*/ |
因为开发板引出的SPI接口只有SPI0,所以只能配置SPI0总线。
2. 修改SPI0总线板级注册信息
打开开发板底层板级配置文件:[root@wbyq linux-3.5]# vim arch/arm/mach-exynos/mach-tiny4412.c +1449 |
修改SPI设备端名称:1447 static struct spi_board_info spi0_board_info[] __initdata = { 1448 { 1449 .modalias = "spidev_enc28j60", /*修改设备端名称*/ 1450 .platform_data = NULL, 1451 .max_speed_hz = 10*1000*1000, 1452 .bus_num = 0, 1453 .chip_select = 0, 1454 .mode = SPI_MODE_0, 1455 .controller_data = &spi0_csi[0], 1456 } 1457 }; |
SPI子系统匹配使用的是平台设备模型,驱动端与设备端的名称需要一致。
3. 修改完以上两步配置之后,再重新编译内核,烧写内核。
1.3.5 修改ENC28J60驱动代码将/drivers/net/ethernet/microchip目录下的ENC28J60源码复制出来,单独修改。
编写Makefile文件,负责编译成模块
修改ENC28J60驱动源码里的名称与SPI总线设备端保持一致。
3. 修改驱动端的probe函数,增加对SPI模式配置与中断号获取,正常情况下可以直接在SPI设备端直接修改,驱动端直接获取信息即可。static int __devinit enc28j60_probe(struct spi_device *spi) { spi->irq=gpio_to_irq(EXYNOS4_GPX3(2)); /*获取中断号*/ /*配置SPI模式*/ spi->bits_per_word = 8; spi->mode = SPI_MODE_1; spi->max_speed_hz=50000;/*1*100000; //50000*/ if(spi_setup(spi)<0)//配置 { printk("SPI配置失败!\n"); } …………………………. } | 除了修改以上信息之外,其他信息不用修改,直接编译驱动安装即可。
1.3.6 驱动安装测试[root@XiaoLong /code]# insmod enc28j60.ko [ 31.640000] SPI Probe函数匹配成功,SPI总线编号: 0 [ 31.640000] spidev_enc28j60 spi0.0: spidev_enc28j60 Ethernet driver 1.01 loaded [ 31.655000] spi->irq=442 [ 31.710000] net eth1: spidev_enc28j60 driver registered [root@XiaoLong /code]# ifconfig -a eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 00:00:FF:FF:00:00 inet addr:192.168.10.123 Bcast:192.168.10.255 Mask:255.255.255.0 inet6 addr: fe80::200:ffff:feff:0/64 Scope ink UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1 RX packets:2841 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 TX packets:1641 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueuelen:1000 RX bytes:2695524 (2.5 MiB) TX bytes:295408 (288.4 KiB)
eth1 Link encap:Ethernet HWaddr CE:89:65:5A:91:93 //新生成的网卡名称 BROADCAST MULTICAST MTU:1500 Metric:1 RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueuelen:1000 RX bytes:0 (0.0 B) TX bytes:0 (0.0 B) Interrupt:186
ip6tnl0 Link encap:UNSPEC HWaddr 00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00 NOARP MTU:1452 Metric:1 RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueuelen:0 RX bytes:0 (0.0 B) TX bytes:0 (0.0 B)
lo Link encap ocal Loopback inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0 inet6 addr: ::1/128 Scope:Host UP LOOPBACK RUNNING MTU:16436 Metric:1 RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueuelen:0 RX bytes:0 (0.0 B) TX bytes:0 (0.0 B)
sit0 Link encap:IPv6-in-IPv4 NOARP MTU:1480 Metric:1 RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueuelen:0 RX bytes:0 (0.0 B) TX bytes:0 (0.0 B) [root@XiaoLong /code]# ifconfig eth1 192.168.1.100 //设置网卡IP地址 [ 76.460000] net eth1: link down [ 76.460000] net eth1: multicast mode [ 76.460000] net eth1: multicast mode [ 76.460000] net eth1: multicast mode [ 76.460000] IPv6: ADDRCONF(NETDEV_UP): eth1: link is not ready [root@XiaoLong /code]# udhcpc -i eth1 //自动获取IP地址 |
1.4 网络设备相关API函数介绍1.4.1 动态分配net_device结构#define alloc_etherdev(sizeof_priv) alloc_etherdev_mq(sizeof_priv, 1) |
函数参数:分配的空间大小。如果自己没有定义自己的结构体,就直接填sizeof(struct net_device)
函数返回值:执行成功返回申请的空间地址。
空间分配的函数还有一个alloc_netdev()函数。
alloc_etherdev()是alloc_netdev()针对以太网的"快捷"函数
1.4.2 释放net_device结构void free_netdev(struct net_device *dev) |
该函数用于释放alloc_etherdev分配的net_device结构体,与alloc_etherdev成对使用。
1.4.3 注册网络设备int register_netdev(struct net_device *dev) |
函数形参:网络设备信息struct net_device
函数返回值:执行成功返回0。
- struct net_device结构体原型如下:
struct net_device {charname[IFNAMSIZ]; 网卡名字,ifconfig查看的名称*/unsigned longmem_end;/* shared mem end */unsigned longmem_start;/* shared mem start*/
这两个变量描述设备与内核通信所用到的内存边界。它们由设备驱动初始化,并且只能被设备驱动访问;高层协议不需要关心这块内存。
unsigned longbase_addr;/* 存放网络设备基地址,就是物理地址,用来将设备映射到内存空间*/unsigned intirq;/*设备中断号。它可以被多个设备共享。设备驱动调用request_irq来分配这个值,并调用free_irq来释放它*/
const struct net_device_ops *netdev_ops;//网络设备的虚拟文件操作集合,很重要的结构。
const struct ethtool_ops *ethtool_ops; //可选的设备操作
unsigned char*dev_addr;/*MAC地址*/unsigned charbroadcast[MAX_ADDR_LEN];/*广播地址*/unsigned longlast_rx;/*最后收到数据包的时间,用于判断超时*/
unsigned charif_port;/*接口的端口类型。*/unsigned chardma; /* DMA channel*/
/*设备所使用的DMA通道。为获取和释放一个DMA通道,内核在kernel/dma.c中定义了两个函数request_dma和free_dma。为了在获取dma通道后,启用或者停止dma通道,内核定义了两个函数enable_dma和disable_dma。这两个函数的实现与体系结构相关,所以在include/asm-architecture下有相关的文件(例如include/asm-i386)。这些函数被ISA设备使用;PCI设备不使用这些函数,它们使用其他函数。并不是所有的设备都可以使用dma,因为有些总线不支持dma。*/
unsigned longtrans_start;/* 数据包发送的起始时间-jiffies表示*/
intwatchdog_timeo;被 by dev_watchdog()函数使用,用于定义超时 */struct timer_listwatchdog_timer; /*看门狗定时器*/}; |
- const struct net_device_ops 网络设备虚拟文件操作集合:
struct net_device_ops {/*初始化注册网络设备的时候调用*/int (*ndo_init)(struct net_device *dev);
/*释放设备的时候调用*/void (*ndo_uninit)(struct net_device *dev);
/*打开网络接口,对应ifconfig up命令,编写网络设备硬件初始化的相关代码*/int (*ndo_open)(struct net_device *dev);
/*关闭网络设备,对应ifconfig down命令,实现的内容与OPEN相反*/int (*ndo_stop)(struct net_device *dev);
/*启动网络数据包传输的方法*,返回值必须返回NETDEV_TX_OK, NETDEV_TX_BUSY /netdev_tx_t (*ndo_start_xmit) (struct sk_buff *skb,struct net_device *dev);
/*网络数据包没有在规定的时间内发送出去,产生超时事件时的处理函数,它应当处理超时问题,并恢复报文发送*/void (*ndo_tx_timeout) (struct net_device *dev);
……………………省略…………………………….} |
/*1. 分配及初始化net_device对象,参数:私有数据大小(单位:字节数)*/tiny4412_net=alloc_etherdev(sizeof(struct net_device));
/*2. net结构体赋值*/strcpy(tiny4412_net->name, "eth888");//网络设备的名称,使用ifconfig -a可以查看到。tiny4412_net->netdev_ops=&netdev_ops_test; //虚拟文件操作集合tiny4412_net->if_port = IF_PORT_10BASET; 协议规范tiny4412_net->watchdog_timeo = 4 * HZ; //看门狗超时时间 |
1.4.4注销网络设备void unregister_netdev(struct net_device *dev) |
功能:注销网络设备
参数:注销的网络设备结构体
1.4.5 随机生成MAC地址void eth_hw_addr_random(struct net_device *dev) |
该函数使用软件方式随机生成一个MAC地址,并给传入的net_device 结构体内部成员dev_addr赋值。
示例:/*随机生成MAC地址*/eth_hw_addr_random(tiny4412_net); // struct net_device *tiny4412_net;随机生成的MAC地址如下:\n");printk("%X-%X-%X-%X-%X-%X\n",tiny4412_net->dev_addr[0],tiny4412_net->dev_addr[1],tiny4412_net->dev_addr[2],tiny4412_net->dev_addr[3],tiny4412_net->dev_addr[4],tiny4412_net->dev_addr[5]);ENC28J60_MacAddr[0]=tiny4412_net->dev_addr[0];ENC28J60_MacAddr[1]=tiny4412_net->dev_addr[1];ENC28J60_MacAddr[2]=tiny4412_net->dev_addr[2];ENC28J60_MacAddr[3]=tiny4412_net->dev_addr[3];ENC28J60_MacAddr[4]=tiny4412_net->dev_addr[4];ENC28J60_MacAddr[5]=tiny4412_net->dev_addr[5]; |
1.4.6 以太网最小一帧数据长度定义#define ETH_ALEN 6 //定义了以太网接口的MAC地址的长度为6个字节#define ETH_HLAN 14 //定义了以太网帧的头长度为14个字节#define ETH_ZLEN 60 //定义了以太网帧的最小长度为 ETH_ZLEN + ETH_FCS_LEN = 64个字节#define ETH_DATA_LEN 1500 //定义了以太网帧的最大负载为1500个字节#define ETH_FRAME_LEN 1514定义了以太网正的最大长度为ETH_DATA_LEN + ETH_FCS_LEN = 1518个字节#define ETH_FCS_LEN 4 //定义了以太网帧的CRC值占4个字节 |
使用网卡发送数据时,如何发现发送的实际数据小于以太网规定的最小长度,需要进行补齐:static netdev_tx_ttiny4412_ndo_start_xmit(struct sk_buff *skb,struct net_device *dev){int len;char *data, shortpkt[ETH_ZLEN];
获得有效数据指针和长度 */获取将要发送出去的数据指针*/获取将要发送出去的数据长度*/
if(len < ETH_ZLEN){如果帧长小于以太网帧最小长度,补0 */memset(shortpkt,0,ETH_ZLEN);memcpy(shortpkt,skb->data,skb->len);len = ETH_ZLEN;data = shortpkt;}………………省略……………………………..} |
1.4.7 分配新的套接字缓冲区struct sk_buff *dev_alloc_skb(unsigned int length) |
该函数用于分配新的套接字缓冲区,用于存放即将上报给上层(TCP/IP协议层)的网络数据。
示例:/*从ENC28J60的寄存器里读取接收到的数据*/length=ENC28J60_Packet_Receive(1518,Enc28j60_Rx_Buff);if(length<=0){return;}
/*分配新的套接字缓冲区*/struct sk_buff *skb = dev_alloc_skb(length+NET_IP_ALIGN); skb_reserve(skb, NET_IP_ALIGN); //对齐 skb->dev = tiny4412_net; /*将硬件上接收到的数据拷贝到sk_buff里*/ memcpy(skb_put(skb, length),Enc28j60_Rx_Buff,length);
说明: skb_put(skb, length)返回sk_buff数据缓冲区首地址,保存即将上报给应用层的数据。 参考: smsc-ircc2.c文件1461行 |
1.4.8 获取数据包的协议IDeth_type_trans(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev) |
从网卡里读取到数据包之后,可以通过该函数获取数据包的协议类型。
示例:将硬件上接收到的数据拷贝到sk_buff里*/memcpy(skb_put(skb, length),Enc28j60_Rx_Buff,length); // Enc28j60_Rx_Buff是网卡收到的实际数据
/* 获取上层协议类型 */skb->protocol = eth_type_trans(skb,tiny4412_net); |
1.5 网络设备框架介绍1.5.1 网络设备驱动框图图1.5.1 网络设备驱动框架图1.5.2 ndo_start_xmit函数接口代码编写示例/*启动网络数据包传输的方法*/static netdev_tx_ttiny4412_ndo_start_xmit(struct sk_buff *skb,struct net_device *dev){int len;char *data, shortpkt[ETH_ZLEN];
获得有效数据指针和长度 */获取将要发送出去的数据指针*/获取将要发送出去的数据长度*/
if(len < ETH_ZLEN){如果帧长小于以太网帧最小长度,补0 */memset(shortpkt,0,ETH_ZLEN);memcpy(shortpkt,skb->data,skb->len);len = ETH_ZLEN;data = shortpkt;}
/*记录发送时间戳*/dev->trans_start = jiffies;
设置硬件寄存器让硬件将数据发出去 */ENC28J60_Packet_Send(len,data);
/*释放skb*/dev_kfree_skb(skb);
/*更新统计信息:记录发送的包数量*/dev->stats.tx_packets++;
/*更新统计信息:记录发送的字节数量*/dev->stats.tx_bytes += skb->len;
return NETDEV_TX_OK; //这是个枚举状态。} |
1.5.3 通过netif_rx函数上报数据代码编写示例/*工作队列处理函数以下函数用于读取网卡里的数据。读取完毕之后,再通过netif_rx()函数上报到应用层*/u8 Enc28j60_Rx_Buff[1518]; /*ENC28J60最大可接收的字节*/static void workqueue_function(struct work_struct *work){int length;/*从ENC28J60的寄存器里读取接收到的数据*/length=ENC28J60_Packet_Receive(1518,Enc28j60_Rx_Buff);if(length<=0){return;}
/*2. 分配新的套接字缓冲区*/struct sk_buff *skb = dev_alloc_skb(length+NET_IP_ALIGN);对齐skb->dev = tiny4412_net;
将硬件上接收到的数据拷贝到sk_buff里*/memcpy(skb_put(skb, length),Enc28j60_Rx_Buff,length);
获取上层协议类型 */skb->protocol = eth_type_trans(skb,tiny4412_net);
记录接收时间戳 */tiny4412_net->last_rx = jiffies;
/*接收的数据包*/tiny4412_net->stats.rx_packets++;
/*接收的字节数量*/tiny4412_net->stats.rx_bytes += skb->len;
/* 把数据包交给上层 */netif_rx(skb);} |
1.6 网络设备驱动框架代码1.6.1 网络设备驱动编程步骤1. 调用alloc_etherdev函数,分配net_device对象
2. 对返回的net_device结构指针进行初始化赋值,比如:网卡名称,MAC地址,文件操作集合等等。
如果网卡没有固定的MAC地址,可以通过eth_hw_addr_random函数随机生成。
3. 网络设备文件操作集合实现的接口如下:static struct net_device_ops netdev_ops_test={.ndo_open= tiny4412_ndo_open,.ndo_stop= tiny4412_ndo_stop,.ndo_start_xmit = tiny4412_ndo_start_xmit, /*该函数负责接收应用层的数据,并通过网卡发出去*/.ndo_init = tiny4412_ndo_init,.ndo_set_mac_address= tiny4412_set_mac_address,}; |
4. 调用register_netdev函数完成网络设备注册。
注销函数: unregister_netdev
5. 网卡收到数据通过netif_rx函数上传给应用层
1.6.2 网络设备驱动框架代码以下代码是一个网络设备驱动模型,演示了网卡如何获取上层应用程序传递下来的数据并发送出去,网卡接收到数据如何传递给上层应用程序。#include <linux/init.h>#include <linux/module.h>#include <linux/netdevice.h>#include <linux/etherdevice.h>
static struct net_device *tiny4412_net=NULL; //网络设备指针结构
/*1. 设备初始化调用,该函数在注册成功后会调用一次,可以编写网卡初始化相关代码*/static int tiny4412_ndo_init(struct net_device * dev){printk("网络设备初始化!\n");return 0;}
/*2. 打开网络接口,对应ifconfig up命令,编写网络设备硬件初始化的相关代码*/static inttiny4412_ndo_open(struct net_device *dev){printk("网络设备打开成功!\n");return 0;}
/*3. 关闭网络设备,对应ifconfig down命令,实现的内容与OPEN相反*/static inttiny4412_ndo_stop(struct net_device *dev){printk("网络设备关闭成功!\n");return 0;}
/*4. 启动网络数据包传输的方法当应用层的TCP/IP需要发送数据时,就调用该函数*/static netdev_tx_ttiny4412_ndo_start_xmit(struct sk_buff *skb,struct net_device *dev){int len,i;char *data, shortpkt[ETH_ZLEN];获得有效数据指针和长度 */data = skb->data;len = skb->len;if(len < ETH_ZLEN){如果帧长小于以太网帧最小长度,补0 */memset(shortpkt,0,ETH_ZLEN);memcpy(shortpkt,skb->data,skb->len);len = ETH_ZLEN;data = shortpkt;}记录发送时间戳
printk("\n发送的数据:");for(i=0;i<len;i++){printk("%X ",data);}printk("\n");设置硬件寄存器让硬件将数据发出去 */// xxx_hw_tx(data,len,dev);return NETDEV_TX_OK; //这是个枚举状态。}
/*5. 设置MAC地址,对应的命令: ifconfig eth888 hw ether 00:AA:BB:CCD:EE */static int tiny4412_set_mac_address(struct net_device *dev, void *addr){struct sockaddr *address = addr;memcpy(dev->dev_addr, address->sa_data, dev->addr_len);printk("修改的MAC地址如下:\n");printk("%X-%X-%X-%X-%X-%X\n",tiny4412_net->dev_addr[0],tiny4412_net->dev_addr[1],tiny4412_net->dev_addr[2],tiny4412_net->dev_addr[3],tiny4412_net->dev_addr[4],tiny4412_net->dev_addr[5]);return 0;}
/*以下函数在网卡的接收中断中调用,用于读取网卡里的数据。读取完毕之后,再通过netif_rx()函数上报到应用层*/static void data_rx(struct net_device* dev){int length;/*1. 读取硬件网卡接收到的数据*///length = get_rev_len(...);
/*2. 分配新的套接字缓冲区*/struct sk_buff *skb = dev_alloc_skb(length+NET_IP_ALIGN);对齐skb->dev = dev;
读取硬件上接收到的数据 *///skb_put(skb, length) //存放网卡里读取数据的缓冲区地址
//ENC28J60_Read(length,skb_put(skb, length));
获取上层协议类型 */skb->protocol = eth_type_trans(skb,dev);
把数据包交给上层 */netif_rx(skb);
记录接收时间戳 */dev->last_rx = jiffies;}
/*网络设备虚拟文件操作集合*/static struct net_device_ops netdev_ops_test={.ndo_open= tiny4412_ndo_open,.ndo_stop= tiny4412_ndo_stop,.ndo_start_xmit = tiny4412_ndo_start_xmit,/*网络需要发送数据就调用该函数,*/.ndo_init = tiny4412_ndo_init,.ndo_set_mac_address= tiny4412_set_mac_address,};
static int __init Net_test_init(void){
/*1. 分配及初始化net_device对象,参数:私有数据大小(单位:字节数)*/tiny4412_net=alloc_etherdev(sizeof(struct net_device));
/*2. net结构体赋值*/strcpy(tiny4412_net->name, "eth888");//网络设备的名称,使用ifconfig -a可以查看到。tiny4412_net->netdev_ops=&netdev_ops_test; //虚拟文件操作集合
/*3. 随机生成MAC地址*/eth_hw_addr_random(tiny4412_net);随机生成的MAC地址如下:\n");printk("%X-%X-%X-%X-%X-%X\n",tiny4412_net->dev_addr[0],tiny4412_net->dev_addr[1],tiny4412_net->dev_addr[2],tiny4412_net->dev_addr[3],tiny4412_net->dev_addr[4],tiny4412_net->dev_addr[5]);
/*注册网络设备*/register_netdev(tiny4412_net);
printk("网络设备注册成功!\n");return 0;}
static void __exit Net_test_exit(void){//注销网络设备unregister_netdev(tiny4412_net);printk("网络设备注销成功!\n");}
module_init(Net_test_init);module_exit(Net_test_exit);MODULE_AUTHOR("xiaolong");MODULE_LICENSE("GPL"); |
1.6.3 ENC28J60网卡驱动代码以下代码,在上面的网络设备驱动模型里加入了ENC28J60驱动代码,实现了完整的网卡驱动程序。
以下代码中的ENC28J60驱动直接是使用模拟SPI时序,没有使用SPI子系统。
由于测试的ENC28J60网卡中断无法正常产生,故使用内核定时器进行轮询读取网卡数据,读取之后再上传给应用层。
网卡驱动安装后应用层测试效果如下:[root@XiaoLong /code]# insmod enc28j60_network_drv.ko //安装网卡[ 52.075000] 随机生成的MAC地址如下:[ 52.075000] 2E-2F-7-5-A0-DC网络设备初始化![ 52.100000] 网络设备注册成功![root@XiaoLong /code]#[root@XiaoLong /code]# ifconfig eth888 //查看网卡信息eth888 Link encap:Ethernet HWaddr 2E:2F:07:05:A0CBROADCAST MULTICAST MTU:1500 Metric:1RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0collisions:0 txqueuelen:1000RX bytes:0 (0.0 B) TX bytes:0 (0.0 B)
[root@XiaoLong /code]# udhcpc -i eth888 //自动分配IP地址udhcpc (v1.23.2) startedSetting IP address 0.0.0.0 on eth888[ 92.310000] 网络设备打开成功!Sending discover...Sending select for 192.168.1.102...Lease of 192.168.1.102 obtained, lease time 7200Setting IP address 192.168.1.102 on eth888Deleting routersroute: SIOCDELRT: No such processAdding router 192.168.1.1Recreating /etc/resolv.confAdding DNS server 192.168.1.1[root@XiaoLong /code]# ifconfig //查看分配成功并设置成功的IP地址eth888 Link encap:Ethernet HWaddr 2E:2F:07:05:A0Cinet addr:192.168.1.102 Bcast:192.168.1.255 Mask:255.255.255.0inet6 addr: fe80::2c2f:7ff:fe05:a0dc/64 ScopeinkUP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0collisions:0 txqueuelen:1000RX bytes:0 (0.0 B) TX bytes:0 (0.0 B)
[root@XiaoLong /code]# ping 192.168.1.112 //ping局域网内的其他主机PING 192.168.1.1 (192.168.1.1): 56 data bytes64 bytes from 192.168.1.1: seq=0 ttl=64 time=12.099 ms64 bytes from 192.168.1.1: seq=1 ttl=64 time=12.932 ms64 bytes from 192.168.1.1: seq=2 ttl=64 time=9.035 ms--- 192.168.1.1 ping statistics ---3 packets transmitted, 3 packets received, 0% packet lossround-trip min/avg/max = 9.035/11.355/12.932 ms |
上下滑动查看更多#ifndef __ENC28J60_H
#define __ENC28J60_H
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ENC28J60 Control Registers// Control register definitions are a combination of address,// bank number, and Ethernet/MAC/PHY indicator bits.// - Register address (bits 0-4)// - Bank number (bits 5-6)// - MAC/PHY indicator (bit 7)#define ADDR_MASK 0x1F#define BANK_MASK 0x60#define SPRD_MASK 0x80// All-bank registers#define EIE 0x1B#define EIR 0x1C#define ESTAT 0x1D#define ECON2 0x1E#define ECON1 0x1F// Bank 0 registers#define ERDPTL (0x00|0x00)#define ERDPTH (0x01|0x00)#define EWRPTL (0x02|0x00)#define EWRPTH (0x03|0x00)#define ETXSTL (0x04|0x00)#define ETXSTH (0x05|0x00)#define ETXNDL (0x06|0x00)#define ETXNDH (0x07|0x00)#define ERXSTL (0x08|0x00)#define ERXSTH (0x09|0x00)#define ERXNDL (0x0A|0x00)#define ERXNDH (0x0B|0x00)//ERXWRPTH:ERXWRPTL 寄存器定义硬件向FIFO 中//的哪个位置写入其接收到的字节。指针是只读的,在成//功接收到一个数据包后,硬件会自动更新指针。指针可//用于判断FIFO 内剩余空间的大小。#define ERXRDPTL (0x0C|0x00)#define ERXRDPTH (0x0D|0x00)#define ERXWRPTL (0x0E|0x00)#define ERXWRPTH (0x0F|0x00)#define EDMASTL (0x10|0x00)#define EDMASTH (0x11|0x00)#define EDMANDL (0x12|0x00)#define EDMANDH (0x13|0x00)#define EDMADSTL (0x14|0x00)#define EDMADSTH (0x15|0x00)#define EDMACSL (0x16|0x00)#define EDMACSH (0x17|0x00)// Bank 1 registers#define EHT0 (0x00|0x20)#define EHT1 (0x01|0x20)#define EHT2 (0x02|0x20)#define EHT3 (0x03|0x20)#define EHT4 (0x04|0x20)#define EHT5 (0x05|0x20)#define EHT6 (0x06|0x20)#define EHT7 (0x07|0x20)#define EPMM0 (0x08|0x20)#define EPMM1 (0x09|0x20)#define EPMM2 (0x0A|0x20)#define EPMM3 (0x0B|0x20)#define EPMM4 (0x0C|0x20)#define EPMM5 (0x0D|0x20)#define EPMM6 (0x0E|0x20)#define EPMM7 (0x0F|0x20)#define EPMCSL (0x10|0x20)#define EPMCSH (0x11|0x20)#define EPMOL (0x14|0x20)#define EPMOH (0x15|0x20)#define EWOLIE (0x16|0x20)#define EWOLIR (0x17|0x20)#define ERXFCON (0x18|0x20)#define EPKTCNT (0x19|0x20)// Bank 2 registers#define MACON1 (0x00|0x40|0x80)#define MACON2 (0x01|0x40|0x80)#define MACON3 (0x02|0x40|0x80)#define MACON4 (0x03|0x40|0x80)#define MABBIPG (0x04|0x40|0x80)#define MAIPGL (0x06|0x40|0x80)#define MAIPGH (0x07|0x40|0x80)#define MACLCON1 (0x08|0x40|0x80)#define MACLCON2 (0x09|0x40|0x80)#define MAMXFLL (0x0A|0x40|0x80)#define MAMXFLH (0x0B|0x40|0x80)#define MAPHSUP (0x0D|0x40|0x80)#define MICON (0x11|0x40|0x80)#define MICMD (0x12|0x40|0x80)#define MIREGADR (0x14|0x40|0x80)#define MIWRL (0x16|0x40|0x80)#define MIWRH (0x17|0x40|0x80)#define MIRDL (0x18|0x40|0x80)#define MIRDH (0x19|0x40|0x80)// Bank 3 registers#define MAADR1 (0x00|0x60|0x80)#define MAADR0 (0x01|0x60|0x80)#define MAADR3 (0x02|0x60|0x80)#define MAADR2 (0x03|0x60|0x80)#define MAADR5 (0x04|0x60|0x80)#define MAADR4 (0x05|0x60|0x80)#define EBSTSD (0x06|0x60)#define EBSTCON (0x07|0x60)#define EBSTCSL (0x08|0x60)#define EBSTCSH (0x09|0x60)#define MISTAT (0x0A|0x60|0x80)#define EREVID (0x12|0x60)#define ECOCON (0x15|0x60)#define EFLOCON (0x17|0x60)#define EPAUSL (0x18|0x60)#define EPAUSH (0x19|0x60)// PHY registers#define PHCON1 0x00#define PHSTAT1 0x01#define PHHID1 0x02#define PHHID2 0x03#define PHCON2 0x10#define PHSTAT2 0x11#define PHIE 0x12#define PHIR 0x13#define PHLCON 0x14// ENC28J60 ERXFCON Register Bit Definitions#define ERXFCON_UCEN 0x80#define ERXFCON_ANDOR 0x40#define ERXFCON_CRCEN 0x20#define ERXFCON_PMEN 0x10#define ERXFCON_MPEN 0x08#define ERXFCON_HTEN 0x04#define ERXFCON_MCEN 0x02#define ERXFCON_BCEN 0x01// ENC28J60 EIE Register Bit Definitions#define EIE_INTIE 0x80#define EIE_PKTIE 0x40#define EIE_DMAIE 0x20#define EIE_LINKIE 0x10#define EIE_TXIE 0x08#define EIE_WOLIE 0x04#define EIE_TXERIE 0x02#define EIE_RXERIE 0x01// ENC28J60 EIR Register Bit Definitions#define EIR_PKTIF 0x40#define EIR_DMAIF 0x20#define EIR_LINKIF 0x10#define EIR_TXIF 0x08#define EIR_WOLIF 0x04#define EIR_TXERIF 0x02#define EIR_RXERIF 0x01// ENC28J60 ESTAT Register Bit Definitions#define ESTAT_INT 0x80#define ESTAT_LATECOL 0x10#define ESTAT_RXBUSY 0x04#define ESTAT_TXABRT 0x02#define ESTAT_CLKRDY 0x01// ENC28J60 ECON2 Register Bit Definitions#define ECON2_AUTOINC 0x80#define ECON2_PKTDEC 0x40#define ECON2_PWRSV 0x20#define ECON2_VRPS 0x08// ENC28J60 ECON1 Register Bit Definitions#define ECON1_TXRST 0x80#define ECON1_RXRST 0x40#define ECON1_DMAST 0x20#define ECON1_CSUMEN 0x10#define ECON1_TXRTS 0x08#define ECON1_RXEN 0x04#define ECON1_BSEL1 0x02#define ECON1_BSEL0 0x01// ENC28J60 MACON1 Register Bit Definitions
#define MACON1_LOOPBK 0x10
#define MACON1_TXPAUS 0x08#define MACON1_RXPAUS 0x04#define MACON1_PASSALL 0x02#define MACON1_MARXEN 0x01// ENC28J60 MACON2 Register Bit Definitions#define MACON2_MARST 0x80#define MACON2_RNDRST 0x40#define MACON2_MARXRST 0x08#define MACON2_RFUNRST 0x04#define MACON2_MATXRST 0x02#define MACON2_TFUNRST 0x01// ENC28J60 MACON3 Register Bit Definitions#define MACON3_PADCFG2 0x80#define MACON3_PADCFG1 0x40#define MACON3_PADCFG0 0x20#define MACON3_TXCRCEN 0x10#define MACON3_PHDRLEN 0x08#define MACON3_HFRMLEN 0x04#define MACON3_FRMLNEN 0x02#define MACON3_FULDPX 0x01// ENC28J60 MICMD Register Bit Definitions
#define MICMD_MIISCAN 0x02#define MICMD_MIIRD 0x01// ENC28J60 MISTAT Register Bit Definitions#define MISTAT_NVALID 0x04#define MISTAT_SCAN 0x02#define MISTAT_BUSY 0x01// ENC28J60 PHY PHCON1 Register Bit Definitions#define PHCON1_PRST 0x8000#define PHCON1_PLOOPBK 0x4000#define PHCON1_PPWRSV 0x0800#define PHCON1_PDPXMD 0x0100// ENC28J60 PHY PHSTAT1 Register Bit Definitions#define PHSTAT1_PFDPX 0x1000#define PHSTAT1_PHDPX 0x0800#define PHSTAT1_LLSTAT 0x0004#define PHSTAT1_JBSTAT 0x0002// ENC28J60 PHY PHCON2 Register Bit Definitions#define PHCON2_FRCLINK 0x4000
#define PHCON2_TXDIS 0x2000#define PHCON2_JABBER 0x0400#define PHCON2_HDLDIS 0x0100
// ENC28J60 Packet Control Byte Bit Definitions#define PKTCTRL_PHUGEEN 0x08#define PKTCTRL_PPADEN 0x04#define PKTCTRL_PCRCEN 0x02#define PKTCTRL_POVERRIDE 0x01
// SPI operation codes#define ENC28J60_READ_CTRL_REG 0x00#define ENC28J60_READ_BUF_MEM 0x3A#define ENC28J60_WRITE_CTRL_REG 0x40#define ENC28J60_WRITE_BUF_MEM 0x7A#define ENC28J60_BIT_FIELD_SET 0x80#define ENC28J60_BIT_FIELD_CLR 0xA0#define ENC28J60_SOFT_RESET 0xFF
// The RXSTART_INIT should be zero. See Rev. B4 Silicon Errata// buffer boundaries applied to internal 8K ram// the entire available packet buffer space is allocated//// start with recbuf at 0/#define RXSTART_INIT 0x0// receive buffer end#define RXSTOP_INIT (0x1FFF-1518-1)// start TX buffer at 0x1FFF-0x0600, pace for one full ethernet frame (0~1518 bytes)#define TXSTART_INIT (0x1FFF-1518)// stp TX buffer at end of mem#define TXSTOP_INIT 0x1FFF// max frame length which the conroller will accept:#define MAX_FRAMELEN 1518 // (note: maximum ethernet frame length would be 1518)////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
void ENC28J60_Reset(void);u8 ENC28J60_Read_Op(u8 op,u8 addr);void ENC28J60_Write_Op(u8 op,u8 addr,u8 data);void ENC28J60_Read_Buf(u32 len,u8* data);void ENC28J60_Write_Buf(u32 len,u8* data);void ENC28J60_Set_Bank(u8 bank);u8 ENC28J60_Read(u8 addr);void ENC28J60_Write(u8 addr,u8 data);void ENC28J60_PHY_Write(u8 addr,u32 data);u8 ENC28J60_Init(u8* macaddr);u8 ENC28J60_Get_EREVID(void);void ENC28J60_Packet_Send(u32 len,u8* packet);u32 ENC28J60_Packet_Receive(u32 maxlen,u8* packet);#endif
上下滑动查看更多#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h> #include <linux/netdevice.h> #include <linux/etherdevice.h> #include <linux/delay.h> #include "enc28j60.h" #include <linux/gpio.h> #include <mach/gpio.h> #include <plat/gpio-cfg.h> #include <linux/delay.h> #include <linux/workqueue.h> #include <linux/delay.h> #include <linux/interrupt.h> #include <linux/irq.h> #include <linux/timer.h>
/* 参考的网卡程序: cs89x0.c与Enc28j60.c */
/* 以下是ENC28J60驱动移植接口: SPI0接口: GPB_0--SCK GPB_1--CS GPB_2--MISO GPB_3--MOSI GPX1(0)--中断 */ static u32 ENC28J60_IRQ; //中断编号
/*SPI底层硬件IO定义*/ #define Tiny4412_GPIO_SPI_SCK EXYNOS4_GPB(0) #define Tiny4412_GPIO_SPI_CS EXYNOS4_GPB(1) #define Tiny4412_GPIO_SPI_MISO EXYNOS4_GPB(2) #define Tiny4412_GPIO_SPI_MOSI EXYNOS4_GPB(3) #define ENC28J60_IRQ_NUMBER EXYNOS4_GPX1(0) /*Tiny4412开发板引出的IO口第9个IO口*/
#define ENC28J60_CS(x)if(x){gpio_set_value(Tiny4412_GPIO_SPI_CS,1);}else{gpio_set_value(Tiny4412_GPIO_SPI_CS,0);}//ENC28J60片选信号 #define ENC28J60_MOSI(x) if(x){gpio_set_value(Tiny4412_GPIO_SPI_MOSI,1);}else{gpio_set_value(Tiny4412_GPIO_SPI_MOSI,0);} //输出 #define ENC28J60_MISO (gpio_get_value(Tiny4412_GPIO_SPI_MISO)) //输入 #define ENC28J60_SCLK(x) if(x){gpio_set_value(Tiny4412_GPIO_SPI_SCK,1);}else{gpio_set_value(Tiny4412_GPIO_SPI_SCK,0);} //时钟线 static u8 ENC28J60BANK; static u32 NextPacketPtr; static struct timer_list timer_date; //网卡MAC地址,必须唯一 u8 ENC28J60_MacAddr[6]={0x04,0x02,0x35,0x00,0x00,0x01};//MAC地址 static struct net_device *tiny4412_net=NULL; //网络设备指针结构 /* 函数功能:底层SPI接口收发一个字节 说 明:模拟SPI时序,ENC28J60时钟线空闲电平为低电平,在第一个下降沿采集数据 */ u8 ENC28J60_SPI_ReadWriteOneByte(u8 tx_data) { u8 rx_data=0; u8 i; for(i=0;i<8;i++) { if(tx_data&0x80){ENC28J60_MOSI(1);} else {ENC28J60_MOSI(0);} tx_data<<=1; {ENC28J60_SCLK(1); } rx_data<<=1; if(ENC28J60_MISO)rx_data|=0x01; {ENC28J60_SCLK(0);}//第一个下降沿采集数据 } return rx_data; }
/* 函数功能:复位ENC28J60,包括SPI初始化/IO初始化等 MISO---> A6----主机输入 MOSI---> A7----主机输出 SCLK---> A5----时钟信号 CS-----> A4----片选 RESET--> G15---复位 */ void ENC28J60_Reset(void) { /*释放GPIO*/ gpio_free(Tiny4412_GPIO_SPI_SCK); gpio_free(Tiny4412_GPIO_SPI_CS); gpio_free(Tiny4412_GPIO_SPI_MISO); gpio_free(Tiny4412_GPIO_SPI_MOSI); /*1. 配置GPIO模式*/ printk("%d\n",gpio_request(Tiny4412_GPIO_SPI_SCK, "Tiny4412_Tiny4412_SPI_SCK")); printk("%d\n",gpio_request(Tiny4412_GPIO_SPI_CS, "Tiny4412_Tiny4412_SPI_CS")); printk("%d\n",gpio_request(Tiny4412_GPIO_SPI_MISO, "Tiny4412_Tiny4412_SPI_MISO")); printk("%d\n",gpio_request(Tiny4412_GPIO_SPI_MOSI, "Tiny4412_Tiny4412_SPI_MOSI")); printk("%d\n",s3c_gpio_cfgpin(Tiny4412_GPIO_SPI_SCK, S3C_GPIO_OUTPUT)); printk("%d\n",s3c_gpio_cfgpin(Tiny4412_GPIO_SPI_CS, S3C_GPIO_OUTPUT)); printk("%d\n",s3c_gpio_cfgpin(Tiny4412_GPIO_SPI_MISO, S3C_GPIO_INPUT)); printk("%d\n",s3c_gpio_cfgpin(Tiny4412_GPIO_SPI_MOSI, S3C_GPIO_OUTPUT)); mdelay(100); }
/* 函数功能:读取ENC28J60寄存器(带操作码) 参 数: :操作码 寄存器地址/参数 返 回 值:读到的数据 */ u8 ENC28J60_Read_Op(u8 op,u8 addr) { u8 dat=0; ENC28J60_CS(0); dat=op|(addr&ADDR_MASK); ENC28J60_SPI_ReadWriteOneByte(dat); dat=ENC28J60_SPI_ReadWriteOneByte(0xFF); //如果是读取MAC/MII寄存器,则第二次读到的数据才是正确的,见手册29页 if(addr&0x80)dat=ENC28J60_SPI_ReadWriteOneByte(0xFF); ENC28J60_CS(1); return dat; } /* 函数功能:读取ENC28J60寄存器(带操作码) 参 数: op:操作码 addr:寄存器地址 data:参数 */ void ENC28J60_Write_Op(u8 op,u8 addr,u8 data) { u8 dat = 0; ENC28J60_CS(0); dat=op|(addr&ADDR_MASK); ENC28J60_SPI_ReadWriteOneByte(dat); ENC28J60_SPI_ReadWriteOneByte(data); ENC28J60_CS(1); } /* 函数功能:读取ENC28J60接收缓存数据 参 数: len:要读取的数据长度 data:输出数据缓存区(末尾自动添加结束符) */ void ENC28J60_Read_Buf(u32 len,u8* data) { ENC28J60_CS(0); ENC28J60_SPI_ReadWriteOneByte(ENC28J60_READ_BUF_MEM); while(len) { len--; *data=(u8)ENC28J60_SPI_ReadWriteOneByte(0); data++; } *data='\0'; ENC28J60_CS(1); } /* 函数功能:向ENC28J60写发送缓存数据 参 数: len:要写入的数据长度 data:数据缓存区 */ void ENC28J60_Write_Buf(u32 len,u8* data) { ENC28J60_CS(0); ENC28J60_SPI_ReadWriteOneByte(ENC28J60_WRITE_BUF_MEM); while(len) { len--; ENC28J60_SPI_ReadWriteOneByte(*data); data++; } ENC28J60_CS(1); } /* 函数功能:设置ENC28J60寄存器Bank 参 数: ban:要设置的bank */ void ENC28J60_Set_Bank(u8 bank) { if((bank&BANK_MASK)!=ENC28J60BANK)//和当前bank不一致的时候,才设置 { ENC28J60_Write_Op(ENC28J60_BIT_FIELD_CLR,ECON1,(ECON1_BSEL1|ECON1_BSEL0)); ENC28J60_Write_Op(ENC28J60_BIT_FIELD_SET,ECON1,(bank&BANK_MASK)>>5); ENC28J60BANK=(bank&BANK_MASK); } } /* 函数功能:读取ENC28J60指定寄存器 参 数:addr:寄存器地址 返 回 值:读到的数据 */ u8 ENC28J60_Read(u8 addr) { ENC28J60_Set_Bank(addr);//设置BANK return ENC28J60_Read_Op(ENC28J60_READ_CTRL_REG,addr); } /* 函数功能:向ENC28J60指定寄存器写数据 参 数: addr:寄存器地址 data:要写入的数据 */ void ENC28J60_Write(u8 addr,u8 data) { ENC28J60_Set_Bank(addr); ENC28J60_Write_Op(ENC28J60_WRITE_CTRL_REG,addr,data); } /* 函数功能:向ENC28J60的PHY寄存器写入数据 参 数: addr:寄存器地址 data:要写入的数据 */ void ENC28J60_PHY_Write(u8 addr,u32 data) { u16 retry=0; ENC28J60_Write(MIREGADR,addr);//设置PHY寄存器地址 ENC28J60_Write(MIWRL,data);//写入数据 ENC28J60_Write(MIWRH,data>>8); while((ENC28J60_Read(MISTAT)&MISTAT_BUSY)&&retry<0XFFF)retry++;//等待写入PHY结束 } /* 函数功能:初始化ENC28J60 参 数:macaddr:MAC地址 返 回 值: 0,初始化成功; 初始化失败; */ u8 ENC28J60_Init(u8* macaddr) { u16 retry=0; ENC28J60_Reset(); //复位底层引脚接口 ENC28J60_Write_Op(ENC28J60_SOFT_RESET,0,ENC28J60_SOFT_RESET);//软件复位 while(!(ENC28J60_Read(ESTAT)&ESTAT_CLKRDY)&&retry<500)//等待时钟稳定 { retry++; mdelay(1); }; if(retry>=500)return 1;//ENC28J60初始化失败 // do bank 0 stuff // initialize receive buffer // 16-bit transfers,must write low byte first // set receive buffer start address8K字节容量 NextPacketPtr=RXSTART_INIT; // Rx start //接收缓冲器由一个硬件管理的循环FIFO 缓冲器构成。 //寄存器对ERXSTH:ERXSTL 和ERXNDH:ERXNDL 作 //为指针,定义缓冲器的容量和其在存储器中的位置。 //ERXST和ERXND指向的字节均包含在FIFO缓冲器内。 //当从以太网接口接收数据字节时,这些字节被顺序写入 //接收缓冲器。但是当写入由ERXND 指向的存储单元 //后,硬件会自动将接收的下一字节写入由ERXST 指向 //的存储单元。因此接收硬件将不会写入FIFO 以外的单 //元。 //设置接收起始字节 ENC28J60_Write(ERXSTL,RXSTART_INIT&0xFF); ENC28J60_Write(ERXSTH,RXSTART_INIT>>8); //ERXWRPTH:ERXWRPTL 寄存器定义硬件向FIFO 中 //的哪个位置写入其接收到的字节。指针是只读的,在成 //功接收到一个数据包后,硬件会自动更新指针。指针可 //用于判断FIFO 内剩余空间的大小 8K-1500。 //设置接收读指针字节 ENC28J60_Write(ERXRDPTL,RXSTART_INIT&0xFF); ENC28J60_Write(ERXRDPTH,RXSTART_INIT>>8); //设置接收结束字节 ENC28J60_Write(ERXNDL,RXSTOP_INIT&0xFF); ENC28J60_Write(ERXNDH,RXSTOP_INIT>>8); //设置发送起始字节 ENC28J60_Write(ETXSTL,TXSTART_INIT&0xFF); ENC28J60_Write(ETXSTH,TXSTART_INIT>>8); //设置发送结束字节 ENC28J60_Write(ETXNDL,TXSTOP_INIT&0xFF); ENC28J60_Write(ETXNDH,TXSTOP_INIT>>8); // do bank 1 stuff,packet filter: // For broadcast packets we allow only ARP packtets // All other packets should be unicast only for our mac (MAADR) // // The pattern to match on is therefore // Type ETH.DST // ARP BROADCAST // 06 08 -- ff ff ff ff ff ff -> ip checksum for theses bytes=f7f9 // in binary these poitions are:11 0000 0011 1111 // This is hex 303F->EPMM0=0x3f,EPMM1=0x30 //接收过滤器 //UCEN:单播过滤器使能位 //当ANDOR = 1 时://1 = 目标地址与本地MAC 地址不匹配的数据包将被丢弃 //0 = 禁止过滤器 //当ANDOR = 0 时://1 = 目标地址与本地MAC 地址匹配的数据包会被接受 //0 = 禁止过滤器 //CRCEN:后过滤器CRC 校验使能位//1 = 所有CRC 无效的数据包都将被丢弃 //0 = 不考虑CRC 是否有效 //PMEN:格式匹配过滤器使能位 //当ANDOR = 1 时://1 = 数据包必须符合格式匹配条件,否则将被丢弃 //0 = 禁止过滤器 //当ANDOR = 0 时://1 = 符合格式匹配条件的数据包将被接受 //0 = 禁止过滤器 ENC28J60_Write(ERXFCON,ERXFCON_UCEN|ERXFCON_CRCEN|ERXFCON_PMEN); ENC28J60_Write(EPMM0,0x3f); ENC28J60_Write(EPMM1,0x30); ENC28J60_Write(EPMCSL,0xf9); ENC28J60_Write(EPMCSH,0xf7); // do bank 2 stuff // enable MAC receive //bit 0 MARXEN:MAC 接收使能位//1 = 允许MAC 接收数据包 //0 = 禁止数据包接收 //bit 3 TXPAUS:暂停控制帧发送使能位//1 = 允许MAC 发送暂停控制帧(用于全双工模式下的流量控制) //0 = 禁止暂停帧发送 //bit 2 RXPAUS:暂停控制帧接收使能位//1 = 当接收到暂停控制帧时,禁止发送(正常操作) //0 = 忽略接收到的暂停控制帧 ENC28J60_Write(MACON1,MACON1_MARXEN|MACON1_TXPAUS|MACON1_RXPAUS); // bring MAC out of reset //将MACON2 中的MARST 位清零,使MAC 退出复位状态。 ENC28J60_Write(MACON2,0x00); // enable automatic padding to 60bytes and CRC operations //bit 7-5 PADCFG2 ACDFG0:自动填充和CRC 配置位 //111 = 用0 填充所有短帧至64 字节长,并追加一个有效的CRC //110 = 不自动填充短帧 //101 = MAC 自动检测具有8100h 类型字段的VLAN 协议帧,并自动填充到64 字节长。如果不 //是VLAN 帧,则填充至60 字节长。填充后还要追加一个有效的CRC //100 = 不自动填充短帧 //011 = 用0 填充所有短帧至64 字节长,并追加一个有效的CRC //010 = 不自动填充短帧 //001 = 用0 填充所有短帧至60 字节长,并追加一个有效的CRC //000 = 不自动填充短帧 //bit 4 TXCRCEN:发送CRC 使能位//1= 不管PADCFG如何,MAC都会在发送帧的末尾追加一个有效的CRC。如果PADCFG规定要 //追加有效的CRC,则必须将TXCRCEN 置1。 //0 = MAC不会追加CRC。检查最后4 个字节,如果不是有效的CRC 则报告给发送状态向量。 //bit 0 FULDPX:MAC 全双工使能位//1 = MAC工作在全双工模式下。PHCON1.PDPXMD 位必须置1。 //0 = MAC工作在半双工模式下。PHCON1.PDPXMD 位必须清零。 ENC28J60_Write_Op(ENC28J60_BIT_FIELD_SET,MACON3,MACON3_PADCFG0|MACON3_TXCRCEN|MACON3_FRMLNEN|MACON3_FULDPX); // set inter-frame gap (non-back-to-back) //配置非背对背包间间隔寄存器的低字节 //MAIPGL。大多数应用使用12h 编程该寄存器。 //如果使用半双工模式,应编程非背对背包间间隔 //寄存器的高字节MAIPGH。大多数应用使用0Ch //编程该寄存器。 ENC28J60_Write(MAIPGL,0x12); ENC28J60_Write(MAIPGH,0x0C); // set inter-frame gap (back-to-back) //配置背对背包间间隔寄存器MABBIPG。当使用 //全双工模式时,大多数应用使用15h 编程该寄存 //器,而使用半双工模式时则使用12h 进行编程。 ENC28J60_Write(MABBIPG,0x15); // Set the maximum packet size which the controller will accept // Do not send packets longer than MAX_FRAMELEN: // 最大帧长度 1500 ENC28J60_Write(MAMXFLL,MAX_FRAMELEN&0xFF); ENC28J60_Write(MAMXFLH,MAX_FRAMELEN>>8); // do bank 3 stuff // write MAC address // NOTE: MAC address in ENC28J60 is byte-backward //设置MAC地址 ENC28J60_Write(MAADR5,macaddr[0]); ENC28J60_Write(MAADR4,macaddr[1]); ENC28J60_Write(MAADR3,macaddr[2]); ENC28J60_Write(MAADR2,macaddr[3]); ENC28J60_Write(MAADR1,macaddr[4]); ENC28J60_Write(MAADR0,macaddr[5]); //配置PHY为全双工 LEDB为拉电流 ENC28J60_PHY_Write(PHCON1,PHCON1_PDPXMD); // no loopback of transmitted frames 禁止环回 //HDLDIS:PHY 半双工环回禁止位 //当PHCON1.PDPXMD = 1 或PHCON1.PLOOPBK = 1 时: //此位可被忽略。 //当PHCON1.PDPXMD = 0 且PHCON1.PLOOPBK = 0 时://1 = 要发送的数据仅通过双绞线接口发出 //0 = 要发送的数据会环回到MAC 并通过双绞线接口发出 ENC28J60_PHY_Write(PHCON2,PHCON2_HDLDIS); // switch to bank 0 //ECON1 寄存器 //寄存器3-1 所示为ECON1 寄存器,它用于控制 //ENC28J60 的主要功能。ECON1 中包含接收使能、发 //送请求、DMA 控制和存储区选择位。 ENC28J60_Set_Bank(ECON1); // enable interrutps //EIE:以太网中断允许寄存器 //bit 7 INTIE:全局INT 中断允许位//1 = 允许中断事件驱动INT 引脚 //0 = 禁止所有INT 引脚的活动(引脚始终被驱动为高电平) //bit 6 PKTIE:接收数据包待处理中断允许位//1 = 允许接收数据包待处理中断 //0 = 禁止接收数据包待处理中断 ENC28J60_Write_Op(ENC28J60_BIT_FIELD_SET,EIE,EIE_INTIE|EIE_PKTIE); // enable packet reception //bit 2 RXEN:接收使能位//1 = 通过当前过滤器的数据包将被写入接收缓冲器 //0 = 忽略所有接收的数据包 ENC28J60_Write_Op(ENC28J60_BIT_FIELD_SET,ECON1,ECON1_RXEN); if(ENC28J60_Read(MAADR5)== macaddr[0])return 0;//初始化成功 else return 1; } /* 函数功能:读取EREVID */ u8 ENC28J60_Get_EREVID(void) { //在EREVID 内也存储了版本信息。EREVID 是一个只读控 //制寄存器,包含一个5 位标识符,用来标识器件特定硅片 //的版本号 return ENC28J60_Read(EREVID); } /* 函数功能:通过ENC28J60发送数据包到网络 参 数: len :数据包大小 数据包 */ void ENC28J60_Packet_Send(u32 len,u8* packet) { //设置发送缓冲区地址写指针入口 ENC28J60_Write(EWRPTL,TXSTART_INIT&0xFF); ENC28J60_Write(EWRPTH,TXSTART_INIT>>8); //设置TXND指针,以对应给定的数据包大小 ENC28J60_Write(ETXNDL,(TXSTART_INIT+len)&0xFF); ENC28J60_Write(ETXNDH,(TXSTART_INIT+len)>>8); //写每包控制字节(0x00表示使用macon3的设置) ENC28J60_Write_Op(ENC28J60_WRITE_BUF_MEM,0,0x00); //复制数据包到发送缓冲区 //printf("len:%d\r\n",len);//监视发送数据长度 ENC28J60_Write_Buf(len,packet); //发送数据到网络 ENC28J60_Write_Op(ENC28J60_BIT_FIELD_SET,ECON1,ECON1_TXRTS); //复位发送逻辑的问题。参见Rev. B4 Silicon Errata point 12. if((ENC28J60_Read(EIR)&EIR_TXERIF))ENC28J60_Write_Op(ENC28J60_BIT_FIELD_CLR,ECON1,ECON1_TXRTS); }
/* 函数功能:从网络获取一个数据包内容 函数参数: maxlen:数据包最大允许接收长度 packet:数据包缓存区 返 回 值:收到的数据包长度(字节) */ u32 ENC28J60_Packet_Receive(u32 maxlen,u8* packet) { u32 rxstat; u32 len; if(ENC28J60_Read(EPKTCNT)==0)return 0; //是否收到数据包? //设置接收缓冲器读指针 ENC28J60_Write(ERDPTL,(NextPacketPtr)); ENC28J60_Write(ERDPTH,(NextPacketPtr)>>8); // 读下一个包的指针 NextPacketPtr=ENC28J60_Read_Op(ENC28J60_READ_BUF_MEM,0); NextPacketPtr|=ENC28J60_Read_Op(ENC28J60_READ_BUF_MEM,0)<<8; //读包的长度 len=ENC28J60_Read_Op(ENC28J60_READ_BUF_MEM,0); len|=ENC28J60_Read_Op(ENC28J60_READ_BUF_MEM,0)<<8; len-=4; //去掉CRC计数 //读取接收状态 rxstat=ENC28J60_Read_Op(ENC28J60_READ_BUF_MEM,0); rxstat|=ENC28J60_Read_Op(ENC28J60_READ_BUF_MEM,0)<<8; //限制接收长度 if (len>maxlen-1)len=maxlen-1; //检查CRC和符号错误 // ERXFCON.CRCEN为默认设置,一般我们不需要检查. if((rxstat&0x80)==0)len=0;//无效 else ENC28J60_Read_Buf(len,packet);//从接收缓冲器中复制数据包 //RX读指针移动到下一个接收到的数据包的开始位置 //并释放我们刚才读出过的内存 ENC28J60_Write(ERXRDPTL,(NextPacketPtr)); ENC28J60_Write(ERXRDPTH,(NextPacketPtr)>>8); //递减数据包计数器标志我们已经得到了这个包 ENC28J60_Write_Op(ENC28J60_BIT_FIELD_SET,ECON2,ECON2_PKTDEC); return(len); }
/*--------------------------工作队列、定时器、中断服务函数---------------------------------------*/ static struct work_struct work_list;
/* 工作队列处理函数 以下函数用于读取网卡里的数据。 读取完毕之后,再通过netif_rx()函数上报到应用层 */
u8 Enc28j60_Rx_Buff[1518]; /*ENC28J60最大可接收的字节*/ static void workqueue_function(struct work_struct *work) { int length; /*从ENC28J60的寄存器里读取接收到的数据*/ length=ENC28J60_Packet_Receive(1518,Enc28j60_Rx_Buff); if(length<=0) { return; }
/*2. 分配新的套接字缓冲区*/ struct sk_buff *skb = dev_alloc_skb(length+NET_IP_ALIGN); 对齐 skb->dev = tiny4412_net; 将硬件上接收到的数据拷贝到sk_buff里*/ memcpy(skb_put(skb, length),Enc28j60_Rx_Buff,length);
获取上层协议类型 */ skb->protocol = eth_type_trans(skb,tiny4412_net);
记录接收时间戳 */ tiny4412_net->last_rx = jiffies;
/*接收的数据包*/ tiny4412_net->stats.rx_packets++;
/*接收的字节数量*/ tiny4412_net->stats.rx_bytes += skb->len;
/* 把数据包交给上层 */ netif_rx(skb); }
/* 函数功能: 中断服务函数 */ irqreturn_t ENC28J60_irq_handler(int irq, void *dev) { schedule_work(&work_list); return IRQ_HANDLED; }
static void timer_function(unsigned long data) { /*共享工作队列调度*/ schedule_work(&work_list); /*修改定时器超时*/ mod_timer(&timer_date,jiffies+usecs_to_jiffies(100)); /*注明: ENC28J60的中断不灵敏,就使用定时器轮询弥补*/ }
/*----------------------------网络设备相关代码--------------------------------------*/ /*1. 设备初始化调用,该函数在注册成功后会调用一次,可以编写网卡初始化相关代码*/ static int tiny4412_ndo_init(struct net_device * dev) { /*1. ENC28J60网卡初始化*/ u8 stat=ENC28J60_Init(ENC28J60_MacAddr); if(stat) { 网卡初始化失败!\r\n"); } /*2. 获取中断编号*/ ENC28J60_IRQ=gpio_to_irq(ENC28J60_IRQ_NUMBER); printk("ENC28J60_IRQ=%d\n",ENC28J60_IRQ);
/*3. 初始化工作队列*/ INIT_WORK(&work_list,workqueue_function);
/*4. 注册中断*/ if(request_irq(ENC28J60_IRQ,ENC28J60_irq_handler,IRQ_TYPE_EDGE_FALLING,"ENC28J60_NET",NULL)!=0) { printk("ENC28J60中断注册失败!\n"); }
使用定时器100ms*/ timer_date.expires=jiffies+usecs_to_jiffies(100); timer_date.functinotallow=timer_function;
初始化定时器*/ init_timer(&timer_date);
添加定时器到内核并启动*/ add_timer(&timer_date);
printk("网络设备初始化!\n"); return 0; }
/*2. 打开网络接口,对应ifconfig up命令,编写网络设备硬件初始化的相关代码*/ static inttiny4412_ndo_open(struct net_device *dev) { printk("网络设备打开成功!\n"); return 0; }
/*3. 关闭网络设备,对应ifconfig down命令,实现的内容与OPEN相反*/ static inttiny4412_ndo_stop(struct net_device *dev) { printk("网络设备关闭成功!\n"); return 0; }
/*4. 启动网络数据包传输的方法*/ static netdev_tx_ttiny4412_ndo_start_xmit(struct sk_buff *skb,struct net_device *dev) { int len; char *data, shortpkt[ETH_ZLEN];
获得有效数据指针和长度 */ 获取将要发送出去的数据指针*/ 获取将要发送出去的数据长度*/
if(len < ETH_ZLEN) { 如果帧长小于以太网帧最小长度,补0 */ memset(shortpkt,0,ETH_ZLEN); memcpy(shortpkt,skb->data,skb->len); len = ETH_ZLEN; data = shortpkt; }
/*记录发送时间戳*/ dev->trans_start = jiffies;
设置硬件寄存器让硬件将数据发出去 */ ENC28J60_Packet_Send(len,data);
/*释放skb*/ dev_kfree_skb(skb);
/*更新统计信息:记录发送的包数量*/ dev->stats.tx_packets++;
/*更新统计信息:记录发送的字节数量*/ dev->stats.tx_bytes += skb->len;
return NETDEV_TX_OK; //这是个枚举状态。 }
/*5. 设置MAC地址,对应的命令: ifconfig eth888 hw ether 00:AA:BB:CC D:EE */ static int tiny4412_set_mac_address(struct net_device *dev, void *addr) { struct sockaddr *address = addr; memcpy(dev->dev_addr, address->sa_data, dev->addr_len); printk("修改的MAC地址如下:\n"); printk("%X-%X-%X-%X-%X-%X\n", tiny4412_net->dev_addr[0], tiny4412_net->dev_addr[1], tiny4412_net->dev_addr[2], tiny4412_net->dev_addr[3], tiny4412_net->dev_addr[4], tiny4412_net->dev_addr[5]); //设置MAC地址 ENC28J60_Write(MAADR5,tiny4412_net->dev_addr[0]); ENC28J60_Write(MAADR4,tiny4412_net->dev_addr[1]); ENC28J60_Write(MAADR3,tiny4412_net->dev_addr[2]); ENC28J60_Write(MAADR2,tiny4412_net->dev_addr[3]); ENC28J60_Write(MAADR1,tiny4412_net->dev_addr[4]); ENC28J60_Write(MAADR0,tiny4412_net->dev_addr[5]); return 0; }
/*网络设备虚拟文件操作集合*/ static struct net_device_ops netdev_ops_test= { .ndo_open= tiny4412_ndo_open, .ndo_stop= tiny4412_ndo_stop, .ndo_start_xmit = tiny4412_ndo_start_xmit, .ndo_init = tiny4412_ndo_init, .ndo_set_mac_address= tiny4412_set_mac_address, };
/*--------------------------驱动框架------------------------------------*/ static int __init Net_test_init(void) { /*1. 分配及初始化net_device对象,参数:私有数据大小(单位:字节数)*/ tiny4412_net=alloc_etherdev(sizeof(struct net_device));
/*2. net结构体赋值*/ strcpy(tiny4412_net->name, "eth888");//网络设备的名称,使用ifconfig -a可以查看到。 tiny4412_net->netdev_ops=&netdev_ops_test; //虚拟文件操作集合 tiny4412_net->if_port = IF_PORT_10BASET; 协议规范 tiny4412_net->watchdog_timeo = 4 * HZ; //看门狗超时时间
/*3. 随机生成MAC地址*/ eth_hw_addr_random(tiny4412_net); 随机生成的MAC地址如下:\n"); printk("%X-%X-%X-%X-%X-%X\n", tiny4412_net->dev_addr[0], tiny4412_net->dev_addr[1], tiny4412_net->dev_addr[2], tiny4412_net->dev_addr[3], tiny4412_net->dev_addr[4], tiny4412_net->dev_addr[5]); ENC28J60_MacAddr[0]=tiny4412_net->dev_addr[0]; ENC28J60_MacAddr[1]=tiny4412_net->dev_addr[1]; ENC28J60_MacAddr[2]=tiny4412_net->dev_addr[2]; ENC28J60_MacAddr[3]=tiny4412_net->dev_addr[3]; ENC28J60_MacAddr[4]=tiny4412_net->dev_addr[4]; ENC28J60_MacAddr[5]=tiny4412_net->dev_addr[5];
/*注册网络设备*/ register_netdev(tiny4412_net); printk("网络设备注册成功!\n"); return 0; }
static void __exit Net_test_exit(void) { //注销网络设备 unregister_netdev(tiny4412_net); free_netdev(tiny4412_net);
/*1. 释放GPIO口使用权*/ gpio_free(Tiny4412_GPIO_SPI_SCK); gpio_free(Tiny4412_GPIO_SPI_CS); gpio_free(Tiny4412_GPIO_SPI_MISO); gpio_free(Tiny4412_GPIO_SPI_MOSI);
/*2. 释放中断号*/ free_irq(ENC28J60_IRQ,NULL);
/*3. 停止定时器*/ del_timer_sync(&timer_date);
/*4. 清除工作*/ cancel_work_sync(&work_list);
printk("网络设备注销成功!\n"); }
module_init(Net_test_init); module_exit(Net_test_exit); MODULE_AUTHOR("xiaolong"); MODULE_LICENSE("GPL");
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