具体操作涉及到dm9000a的硬件实现,做简单的说明。dm9000a有两个PORT,一个是INDEX PORT,另一个就是DATA PORT。具体访问哪一个是根据CMD引脚的信号来确定的:CMD为0,则访问INDEX,否则,访
问DATA。访问寄存器之前,必须将寄存器的地址存放在INDEX PORT。
首先,驱动程序需要读芯片的ID。DM9000A的ID存放在四个不同的字节中,分别叫做Vendor ID和Product ID。将着四个字节读出来,组合后应该得到0x90000A46,如果读出来的ID与该值不相等,说明不
是DM9000A网卡,程序将返回,初始化失败。
读出ID相同后,就可以认为系统中存在dm9000a网卡了,接下来就开始进行其他初始化工作。主要工作
dev->base_addr = addr;
dev->irq = IRQ_EINT2;
dev->open = &dmfe_open;
dev->hard_start_xmit = &dmfe_start_xmit;
dev->watchdog_timeo = HZ;
dev->tx_timeout = dmfe_timeout;
dev->stop = &dmfe_stop;
dev->get_stats = &dmfe_get_stats;
dev->set_multicast_list = &dm9000_hash_table;
dev->do_ioctl = &dmfe_do_ioctl;
就是为net_device的成员指定功能函数,以便系统需要的时候进行调用。完成这些基本的工作后,就可以向系统注册设备了
retval = register_netdev(dev);
注册完成,该函数就返回。probe函数剩下的就是对返回值的判断了,若注册成功,直接推出,probe完成;失败的话,还需要将ioremap过的地方ioumap掉,request_mem_region的地方release掉。
前面分析了dm9000a网卡的probe部分,接下来继续其他部分。
当用户在命令行下使用ifconfig等命令的时候,网卡设备将打开,系统将调用open函数。dm9000a的open函数如下
static int dmfe_open(struct net_device *dev)
{
board_info_t *db = (board_info_t *)dev->priv;
u8 reg_nsr;
int i;
if (request_irq(dev->irq,&dmfe_interrupt,IRQF_SHARED,dev->name,dev))
return -EAGAIN;
/* Grab the IRQ */
set_irq_type(dev->irq, IRQ_TYPE_EDGE_RISING);
/* Initilize DM910X board */
dmfe_init_dm9000(dev);
/* Init driver variable */
db->reset_counter = 0;
db->reset_tx_timeout = 0;
db->cont_rx_pkt_cnt = 0;
/* check link state and media speed */
db->Speed =10;
i=0;
do {
reg_nsr = ior(db,0x1);
if(reg_nsr & 0x40) /* link OK!! */
{
/* wait for detected Speed */
mdelay(200);
reg_nsr = ior(db,0x1);
if(reg_nsr & 0x80)
db->Speed =10;
else
db->Speed =100;
break;
}
i++;
mdelay(1);
}while(i<3000); /* wait 3 second */
//printk("i=%d Speed=%d\n",i,db->Speed);
/* set and active a timer process */
init_timer(&db->timer);
db->timer.expires = DMFE_TIMER_WUT * 2;
db->timer.data = (unsigned long)dev;
db->timer.function = &dmfe_timer;
add_timer(&db->timer); //Move to DM9000 initiallization was finished.
netif_start_queue(dev);
return 0;
}
函数首先向系统申请中断,利用内核提供的request_irq函数。该函数声明于include/linux/interrupt.h中,而它的定于位于kernel/irq/manage.c中。关于它的说明和原型如下
/**
* request_irq - allocate an interrupt line
* @irq: Interrupt line to allocate
* @handler: Function to be called when the IRQ occurs
* @irqflags: Interrupt type flags
* @devname: An ascii name for the claiming device
* @dev_id: A cookie passed back to the handler function
*
* This call allocates interrupt resources and enables the
* interrupt line and IRQ handling. From the point this
* call is made your handler function may be invoked. Since
* your handler function must clear any interrupt the board
* raises, you must take care both to initialise your hardware
* and to set up the interrupt handler in the right order.
*
* Dev_id must be globally unique. Normally the address of the
* device data structure is used as the cookie. Since the handler
* receives this value it makes sense to use it.
*
* If your interrupt is shared you must pass a non NULL dev_id
* as this is required when freeing the interrupt.
*
* Flags:
*
* IRQF_SHARED Interrupt is shared
* IRQF_DISABLED Disable local interrupts while processing
* IRQF_SAMPLE_RANDOM The interrupt can be used for entropy
*
*/
int request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler,
unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id)
可见,传递给该函数的第一个参数是申请的中断号;第二个参数是一个函数指针,当发生相应的中断时,系统将调用该函数处理中断;第三个参数是中断的标志,可以是它说明文档中提到的三种中的任
何一种,我们用的是IRQF_SHARED,表示中断可以共享;第四个参数就是设备的简称,可以在/proc/interrupts列表中找到。
申请完成中断后,驱动程序设置了中断的类型,使用set_irq_type函数。该函数声明于include/linux/interrupt.h,而定义于kernel/irq/chip.c,原型如下
/**
* set_irq_type - set the irq type for an irq
* @irq: irq number
* @type: interrupt type - see include/linux/interrupt.h
*/
int set_irq_type(unsigned int irq, unsigned int type)
第一个参数是中断号,第二歌参数是中断类型,表示上升沿触发、下降沿触发、高电平触发或者低电平触发。我们使用的是IRQ_TYPE_EDGE_RISING,即上升沿触发。
中断设置完成后,驱动程序需要对dm9000a芯片进行初始化,调用dmfe_init_dm9000函数,如下
static void dmfe_init_dm9000(struct net_device *dev)
{
board_info_t *db = (board_info_t *)dev->priv;
/* set the internal PHY power-on, GPIOs normal, and wait 2ms */
iow(db, DM9KS_GPR, 1); /* Power-Down PHY */
udelay(500);
iow(db, DM9KS_GPR, 0); /* GPR (reg_1Fh)bit GPIO0=0 pre-activate PHY */
udelay(20); /* wait 2ms for PHY power-on ready */
/* do a software reset and wait 20us */
iow(db, DM9KS_NCR, 3);
udelay(20); /* wait 20us at least for software reset ok */
iow(db, DM9KS_NCR, 3); /* NCR (reg_00h) bit[0] RST=1 & Loopback=1, reset on */
udelay(20); /* wait 20us at least for software reset ok */
/* I/O mode */
db->io_mode = ior(db, DM9KS_ISR) >> 6; /* ISR bit7:6 keeps I/O mode */
/* Set PHY */
db->op_mode = media_mode;
set_PHY_mode(db);
/* Program operating register */
iow(db, DM9KS_NCR, 0);
iow(db, DM9KS_TCR, 0); /* TX Polling clear */
iow(db, DM9KS_BPTR, 0x3f); /* Less 3kb, 600us */
iow(db, DM9KS_SMCR, 0); /* Special Mode */
iow(db, DM9KS_NSR, 0x2c); /* clear TX status */
iow(db, DM9KS_ISR, 0x0f); /* Clear interrupt status */
/* Added by jackal at 03/29/2004 */
/* Set address filter table */
dm9000_hash_table(dev);
/* Activate DM9000A/DM9010 */
iow(db, DM9KS_RXCR, DM9KS_REG05 | 1); /* RX enable */
iow(db, DM9KS_IMR, DM9KS_REGFF); // Enable TX/RX interrupt mask
/* Init Driver variable */
db->tx_pkt_cnt = 0;
netif_carrier_on(dev);
spin_lock_init(&db->lock);
}
该函数中使用了iow函数,看一看它的实现
static void iow(board_info_t *db, int reg, u8 value)
{
PUTB(reg, db->io_addr);
PUTB(value, db->io_data);
}
即将value写入reg表示的寄存器中。dmfe_init_dm9000函数的具体功能函数里面已经有注释,更详细的可以查看datasheet。dmfe_init_dm9000函数返回后,open函数还做了一些工作。首先,初始化一些
设备变量
db->reset_counter = 0;
db->reset_tx_timeout = 0;
db->cont_rx_pkt_cnt = 0;
这些值在发送和接收数据的时候将会使用到,到讨论那些函数的时候将详细介绍。接下来,驱动程序需要为自己增加一个timer
init_timer(&db->timer);
db->timer.expires = DMFE_TIMER_WUT * 2;
db->timer.data = (unsigned long)dev;
db->timer.function = &dmfe_timer;
add_timer(&db->timer); //Move to DM9000 initiallization was finished.
timer的expires变量决定定时时间,当定时时间到的时候,就会执行function指定的函数。最后,使用add_timer()函数将初始化的timer插入挂起定时器全局队列。关于function指定的函数,将在后面
说明。
最后,open函数调用netif_start_queue,该函数的定义位于include/linux/netdevice.h中
/**
* netif_start_queue - allow transmit
* @dev: network device
*
* Allow upper layers to call the device hard_start_xmit routine.
*/
static inline void netif_start_queue(struct net_device *dev)
{
clear_bit(__LINK_STATE_XOFF, &dev->state);
}
可见,该函数告诉系统可以使用hard_start_xmit进行数据发送了。
open函数到此就结束了。
前面讨论了probe函数和open函数,下面继续。
内核发送数据在底层是通过dmfe_start_xmit函数来实现的
static int dmfe_start_xmit(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
{
board_info_t *db = (board_info_t *)dev->priv;
char * data_ptr;
int i, tmplen;
if(db->Speed == 10)
{if (db->tx_pkt_cnt >= 1) return 1;}
else
{if (db->tx_pkt_cnt >= 2) return 1;}
/* packet counting */
db->tx_pkt_cnt++;
db->stats.tx_packets++;
db->stats.tx_bytes+=skb->len;
if (db->Speed == 10)
{if (db->tx_pkt_cnt >= 1) netif_stop_queue(dev);}
else
{if (db->tx_pkt_cnt >= 2) netif_stop_queue(dev);}
/* Disable all interrupt */
iow(db, DM9KS_IMR, DM9KS_DISINTR);
/* Set TX length to reg. 0xfc & 0xfd */
iow(db, DM9KS_TXPLL, (skb->len & 0xff));
iow(db, DM9KS_TXPLH, (skb->len >> 8) & 0xff);
/* Move data to TX SRAM */
data_ptr = (char *)skb->data;
PUTB(DM9KS_MWCMD, db->io_addr); // Write data into SRAM trigger
switch(db->io_mode)
{
case DM9KS_BYTE_MODE:
for (i = 0; i < skb->len; i++)
PUTB((data_ptr[i] & 0xff), db->io_data);
break;
case DM9KS_WORD_MODE:
tmplen = (skb->len + 1) / 2;
for (i = 0; i < tmplen; i++)
PUTW(((u16 *)data_ptr)[i], db->io_data);
break;
case DM9KS_DWORD_MODE:
tmplen = (skb->len + 3) / 4;
for (i = 0; i< tmplen; i++)
PUTL(((u32 *)data_ptr)[i], db->io_data);
break;
}
#if !defined(ETRANS)
/* Issue TX polling command */
iow(db, DM9KS_TCR, 0x1); /* Cleared after TX complete*/
#endif
/* Saved the time stamp */
dev->trans_start = jiffies;
db->cont_rx_pkt_cnt =0;
/* Free this SKB */
dev_kfree_skb(skb);
/* Re-enable interrupt */
iow(db, DM9KS_IMR, DM9KS_REGFF);
return 0;
}
该函数首先判断设备使用的模式,若speed为10,则发送的数据包个数最大为1,若speed为100,则最大个数为2.超过这两个值,函数立即返回。若不超过,则说明可以进行数据发送。然后是更新系统的
统计信息。如果待发送包达到上限,则调用netif_stop_queue,告诉内核暂时停止内核与驱动程序间的数据传递。
这些完成后,就可以开始真正的数据传输了。先禁止dm9000a的所有中断,通过写它的Interrupt Mask Register来实现。然后将要传递的数据的长度信息写入TX Packet Length Register中。
需要注意的是char * data_ptr在这里不能理解为一个指向char变量的指针,而应该理解为一个char数组。根据芯片的硬件连接方式,选择字节、半字或者字的方式对数据进行发送。发送完成后,记录下
时间戳,并释放skb的空间,然后允许dm9000a的中断,以便继续进行发送或者接收。
stop方法和open函数的方法作用相反,即停止网络设备
static int dmfe_stop(struct net_device *dev)
{
board_info_t *db = (board_info_t *)dev->priv;
/* deleted timer */
del_timer(&db->timer);
netif_stop_queue(dev);
/* free interrupt */
free_irq(dev->irq, dev);
/* RESET devie */
phy_write(db, 0x00, 0x8000); /* PHY RESET */
iow(db, DM9KS_GPR, 0x01); /* Power-Down PHY */
iow(db, DM9KS_IMR, DM9KS_DISINTR); /* Disable all interrupt */
iow(db, DM9KS_RXCR, 0x00); /* Disable RX */
/* Dump Statistic counter */
return 0;
}
完成的工作主要有删除定时器、释放中断、调用netif_stop_queue()告诉内核停止内核与驱动程序之间的数据交换,最后使dm9000a网卡处于power-down模式。
下面分析一个重要的函数--中断处理函数
static irqreturn_t dmfe_interrupt(int irq, void *dev_id)
{
struct net_device *dev = dev_id;
board_info_t *db;
int int_status,i;
u8 reg_save;
/* A real interrupt coming */
db = (board_info_t *)dev->priv;
spin_lock(&db->lock);
/* Save previous register address */
reg_save = GETB(db->io_addr);
/* Disable all interrupt */
iow(db, DM9KS_IMR, DM9KS_DISINTR);
/* Got DM9000A/DM9010 interrupt status */
int_status = ior(db, DM9KS_ISR); /* Got ISR */
iow(db, DM9KS_ISR, int_status); /* Clear ISR status */
/* Link status change */
if (int_status & DM9KS_LINK_INTR)
{
netif_stop_queue(dev);
for(i=0; i<500; i++) /*wait link OK, waiting time =0.5s */
{
phy_read(db,0x1);
if(phy_read(db,0x1) & 0x4) /*Link OK*/
{
/* wait for detected Speed */
for(i=0; i<200;i++)
udelay(1000);
/* set media speed */
if(phy_read(db,0)&0x2000) db->Speed =100;
else db->Speed =10;
break;
}
udelay(1000);
}
netif_wake_queue(dev);
//printk("[INTR]i=%d speed=%d\n",i, (int)(db->Speed));
}
/* Received the coming packet */
if (int_status & DM9KS_RX_INTR)
dmfe_packet_receive(dev);
/* Trnasmit Interrupt check */
if (int_status & DM9KS_TX_INTR)
dmfe_tx_done(0);
if (db->cont_rx_pkt_cnt>=CONT_RX_PKT_CNT)
{
iow(db, DM9KS_IMR, 0xa2);
}
else
{
/* Re-enable interrupt mask */
iow(db, DM9KS_IMR, DM9KS_REGFF);
}
/* Restore previous register address */
PUTB(reg_save, db->io_addr);
spin_unlock(&db->lock);
return IRQ_HANDLED;
}
前面已经提到,注册中断的时候该函数作为request_irq()函数的第二个参数。发生中断时,系统将调用该函数进行相关处理。
函数首先需要获得自旋锁,然后将当前的寄存器地址保存下来,以便返回的时候继续进行被打断的作业;接着就是屏蔽所有的中断,读取中断状态寄存器并清除中断状态寄存器,然后就开始真正的中断
处理了。
在进行中断处理之前,需要首先判断是发生了什么中断。有如下几种可能:连接状态改变、数据接收中断或者数据发送中断。连接状态改变的处理比较简单,就不讨论了。
首先看数据接收中断。当发生接收中断时,中断函数调用dmfe_packet_receive()函数
static void dmfe_packet_receive(struct net_device *dev)
{
board_info_t *db = (board_info_t *)dev->priv;
struct sk_buff *skb;
u8 rxbyte, val;
u16 i, GoodPacket, tmplen = 0, MDRAH, MDRAL;
u32 tmpdata;
rx_t rx;
u16 * ptr = (u16*)℞
u8* rdptr;
do {
/*store the value of Memory Data Read address register*/
MDRAH=ior(db, DM9KS_MDRAH);
MDRAL=ior(db, DM9KS_MDRAL);
ior(db, DM9KS_MRCMDX); /* Dummy read */
rxbyte = GETB(db->io_data); /* Got most updated data */
/* packet ready to receive check */
if(!(val = check_rx_ready(rxbyte))) break;
/* A packet ready now & Get status/length */
GoodPacket = TRUE;
PUTB(DM9KS_MRCMD, db->io_addr);
/* Read packet status & length */
switch (db->io_mode)
{
case DM9KS_BYTE_MODE:
*ptr = GETB(db->io_data) +
(GETB(db->io_data) << 8);
*(ptr+1) = GETB(db->io_data) +
(GETB(db->io_data) << 8);
break;
case DM9KS_WORD_MODE:
*ptr = GETW(db->io_data);
*(ptr+1) = GETW(db->io_data);
break;
case DM9KS_DWORD_MODE:
tmpdata = GETL(db->io_data);
*ptr = tmpdata;
*(ptr+1) = tmpdata >> 16;
break;
default:
break;
}
/* Packet status check */
if (rx.desc.status & 0xbf)
{
GoodPacket = FALSE;
if (rx.desc.status & 0x01)
{
db->stats.rx_
fifo_errors++;
printk("<RX FIFO error>\n");
}
if (rx.desc.status & 0x02)
{
db->stats.rx_crc_errors++;
printk("<RX CRC error>\n");
}
if (rx.desc.status & 0x80)
{
db->stats.rx_length_errors++;
printk("<RX Length error>\n");
}
if (rx.desc.status & 0x08)
printk("<Physical Layer error>\n");
}
if (!GoodPacket)
{
// drop this packet!!!
switch (db->io_mode)
{
case DM9KS_BYTE_MODE:
for (i=0; i<rx.desc.length; i++)
GETB(db->io_data);
break;
case DM9KS_WORD_MODE:
tmplen = (rx.desc.length + 1) / 2;
for (i = 0; i < tmplen; i++)
GETW(db->io_data);
break;
case DM9KS_DWORD_MODE:
tmplen = (rx.desc.length + 3) / 4;
for (i = 0; i < tmplen; i++)
GETL(db->io_data);
break;
}
continue;/*next the packet*/
}
skb = dev_alloc_skb(rx.desc.length+4);
if (skb == NULL )
{
printk(KERN_INFO "%s: Memory squeeze.\n", dev->name);
/*re-load the value into Memory data read address register*/
iow(db,DM9KS_MDRAH,MDRAH);
iow(db,DM9KS_MDRAL,MDRAL);
return;
}
else
{
/* Move data from DM9000 */
skb->dev = dev;
skb_reserve(skb, 2);
rdptr = (u8*)skb_put(skb, rx.desc.length - 4);
/* Read received packet from RX SARM */
switch (db->io_mode)
{
case DM9KS_BYTE_MODE:
for (i=0; i<rx.desc.length; i++)
rdptr[i]=GETB(db->io_data);
break;
case DM9KS_WORD_MODE:
tmplen = (rx.desc.length + 1) / 2;
for (i = 0; i < tmplen; i++)
((u16 *)rdptr)[i] = GETW(db->io_data);
break;
case DM9KS_DWORD_MODE: