嵌入式linux驱动开发之网络设备驱动

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简介

Linux网络设备驱动是Linux内核中的一个重要组成部分，它负责网络设备的底层数据传输和设备控制。与字符设备驱动和块设备驱动相比，网络设备驱动的特点和功能如下：

首先，网络设备驱动不再是对文件进行操作，而是通过网络接口struct net_device来实现。这个接口为网络设备提供了统一的数据结构和操作接口，使得不同的硬件可以在软件层次上实现统一。应用程序不能直接访问网络驱动程序，只能通过网络子系统与它交互。此外，网络设备在Linux文件系统中没有对应的设备文件，用户通过套接口（socket）函数使用网络。

其次，网络设备驱动的主要功能包括网络设备的初始化、配置、数据包的收发等。在设备驱动功能层，各函数是net_device数据结构的具体成员，负责驱使网络设备硬件完成相应的动作。例如，通过hard_start_xmit（）函数启动发送操作，并通过网络设备上的中断触发接收操作。此外，网络设备驱动还需要处理中断、超时、多播等事件，以及与网络协议栈的交互。

在Linux中，网络驱动子系统被设计成与协议无关，网络驱动只需负责具体的数据收发过程，而上层协议相关内容由内核的网络协议栈完成。这样的设计使得网络驱动可以更加专注于底层硬件的操作和数据传输，而上层协议可以更加灵活地适应不同的网络环境和应用需求。

总之，Linux网络设备驱动是Linux内核中负责网络设备底层数据传输和设备控制的重要组成部分。它通过统一的接口和数据结构实现了多种硬件在软件层次上的统一，为上层协议提供了灵活的支持和丰富的功能。

网络设备驱动的编写步骤

初始化网络设备：

分配一个net_device结构体实例，并对其进行初始化。
设置设备的名称、I/O地址、中断号等。
初始化设备的私有数据（如果需要）。
实现设备的打开和关闭函数。

实现设备的发送和接收函数：

hard_start_xmit：此函数负责将数据包发送到物理设备上。
net_rx 或相应的中断处理函数：处理从物理设备接收到的数据包。

注册网络设备：

使用register_netdevice函数将设备注册到内核中。

处理中断：

实现中断处理函数，处理来自硬件的中断。

实现其他必要的功能：

可能包括配置设备、处理多播、设置和获取统计信息等。

网络驱动框架代码

#include <linux/module.h>  
#include <linux/kernel.h>  
#include <linux/netdevice.h>  
#include <linux/etherdevice.h>  
#include <linux/interrupt.h>  /* 定义网络设备的私有数据结构 */  
struct my_net_device_private {  /* 私有数据成员 */  
};  /* 网络设备结构体 */  
static struct net_device *my_net_device;  /* 发送函数实现 */  
static int my_net_device_xmit(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)  
{  /* 实现数据包发送逻辑 */  /* 调用dev_kfree_skb释放skb */  dev_kfree_skb(skb);  return NETDEV_TX_OK;  
}  /* 中断处理函数 */  
static irqreturn_t my_net_device_interrupt(int irq, void *dev_id)  
{  struct net_device *dev = dev_id;  /* 处理接收到的数据包 */  return IRQ_HANDLED;  
}  /* 网络设备初始化函数 */  
static int my_net_device_init(struct net_device *dev)  
{  /* 初始化设备硬件 */  /* 设置发送函数 */  dev->hard_start_xmit = my_net_device_xmit;  /* 注册中断处理函数 */  request_irq(dev->irq, my_net_device_interrupt, IRQF_SHARED, dev->name, dev);  return 0;  
}  /* 网络设备打开函数 */  
static int my_net_device_open(struct net_device *dev)  
{  /* 打开设备硬件 */  return 0;  
}  /* 网络设备关闭函数 */  
static int my_net_device_close(struct net_device *dev)  
{  /* 关闭设备硬件 */  return 0;  
}  /* 注册网络设备 */  
static int __init my_net_device_init_module(void)  
{  my_net_device = alloc_etherdev(sizeof(struct my_net_device_private));  if (!my_net_device)  return -ENOMEM;  my_net_device->init = my_net_device_init;  my_net_device->open = my_net_device_open;  my_net_device->stop = my_net_device_close;  if (register_netdevice(my_net_device) != 0) {  free_netdev(my_net_device);  return -ENODEV;  }  printk(KERN_INFO "My network device registered.\n");  return 0;  
}  /* 注销网络设备 */  
static void __exit my_net_device_cleanup_module(void)  
{  unregister_netdevice(my_net_device);  free_netdev(my_net_device);  printk(KERN_INFO "My network device unregistered.\n");  
}  module_init(my_net_device_init_module);  
module_exit(my_net_device_cleanup_module);  MODULE_LICENSE("GPL");