实际设计电路如图2所示,其中nWAIT为读写等待信号。由于在S3C2410中以太网卡的中断为9号中断,所以 EINT9_ETHERNET为中断信号。RESET为网卡芯片重启信号。25MHz OSCILLATOR为芯片提供25MHz的工作频率。(在本图中省去了S3C2410芯片)SD0~SD15数据总线与S3C2410的数据总线连接。
Linux网络驱动程序的体系结构可划分为从上到下依次为网络协议接口、网络设备接口层、提供实际功能的设备驱动功能层以及网络设备媒介层。Linux内核中提供了网络设备接口级别以上层次的代码,所以移植(或编写)特定网络硬件的驱动程序最主要的工作就是完成设备驱动功能层,主要包括数据的接收、发送等控制。在Linux中所有网络都抽象为一个接口,由结构体 net_device来表示网络设备在内核中的运行情况,即网络设备接口。它既包括了网络设备接口,如回环(loopback)设备,也包括了硬件网络设备接口,如以太网卡。
驱动程序运行时,操作系统先调用检测例程以发现安装的网卡,如网卡支持即插即用,检测例程自动发现网卡参数。否则,驱动程序运行前,设置好网卡参数供驱动程序使用。核心发送数据时,调用驱动程序的发送例程。将数据写入空间,再激活物理发送过程。面向物理层接口程序中断处理例程。当网卡接收数据、发送过程结束或出错时,网卡产生中断,核心调用中断处理例程,再判断中断发生原因,并进行处理。
驱动程序流程如图3,分为主程序和中断服务程序,主程序进行DM9000的初始化和网卡检测、网卡参数获取。中断服务程序以程序查询方式识别中断源,完成相应处理。具体分别如图3(a)和(b)。
图3 DM9000驱动程序流程
在整个过程中,首先要通过检测物理设备的硬件特征判断网络物理设备是否存在,然后决定是否启动这个驱动程序。接着会对设备进行资源配置,比如,即插即用的硬件就可在这个时候进行配置;而在本嵌入式平台上,以太网的MAC地址也在这里指定。配置好硬件占用的资源后,就可向系统申请这些资源,如中断、I/O空间等。最后,对结构体net_device相应的成员变量初始化,使得一个网络设备可被系统使用。
数据包的发送和接收是实现Linux网络驱动程序中关键的过程,对这两个过程处理的好坏将直接影响到网络的整体运行质量。驱动程序中并不存在一个接收方法。应由底层驱动程序来通知系统有数据收到。一般情况下,设备收到数据后都会产生一个中断,在中断处理程序中驱动程序申请一块sk_buff(如定义为skb),从硬件读出数据放到申请好的缓冲区中。
3.DM9000驱动程序测试
3.1 测试环境
在调试过程中,可以先建立可下载的镜像文件。在目标板上先烧入vivi。通过vivi将内核映像下载到目标板运行。而网络驱动是属于BSP的一部分所以会在下载地过程中一同写入目标板。
(1)主机环境 主机环境是在Fedora上运行的Linux的集成交叉开发环境及相关的测试用软件。
(2)目标机环境 目标机的硬件环境是要作为海信商机使用的SBC2410A(ARM920T内核)开发板。
由主机和目标机共同组成了网络驱动程序的测试环境,两者通过串口及网线相连,在调试网络驱动之前要通过串口加载程序。加载了程序之后就可以针对以太网接口来进行相关的测试工作。
3.2 硬件测试
当成功的将DM9000网络芯片的驱动程序加载到Linux内核中后,就要对其进行测试。首先,要进行的就是硬件的测试。因为DM9000有4个GPIO端口,这里我们只要对这4个端口进行测试,如果它们能够正常读写,则可说明DM9000网卡应工作在正常状态下。
在测试程序进行编译运后,运行过程中,用万用表分别测量4个所对应引脚的电压,经测试为3.3V,说明该引脚硬件正常,则芯片工作在正常状态下。
3.3 驱动程序测试
测试过程中在目标机上编写基于TCP协议的tcpServer()任务作为测试用程序,其功能是实现最简单TCP服务器端程序。上位机运行相应的Client客户端程序,由两端组成TCP的Client-Sever系统进行网络接口的速度测试和可靠性的测试。
测试结论:
通过对网络驱动程序的测试,证明所开发的网络驱动程序实现了所有先期设计功能,并在速度上得到了验证,能够满足大批量数据的传输工作。传送3个包到202.108.9.39,从202.108.9.39接收3个包,无丢失。
结束语:
由于S3C2410A没有网卡控制器,为了增加网卡模块,需要自行设计相应的硬件接口电路及驱动程序。正是基于此,本文提供了一种设计方案。对于ARM9平台来说具有借鉴意义。