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嵌入式Linux网络驱动程序的体系结构和实现原理 随着人们对开放源代码软件热情的日益增高，Linux作为一个功能强大而稳定的开源操作系统，越来越受到成千上万的计算机专家和爱好者的青睐。在嵌入式领域，通过对Linux进行小型化裁剪后，使其能够固化在容量只有几十兆字节的存储器芯片或单片机中，成为应用于特定场合的嵌入式Linux系统。Linux强大的网络支持功能实现了对包括TCP/IP在内的多种协议的支持，满足了面向21世纪的嵌入式系统应用联网的需求。因此，在嵌入式系统开发调试时，网络接口几乎成为不可或缺的模块。　　1 嵌入式Linux网络驱动程序介绍　　Linux网络驱动程序作为Linux网络子系统的一部分，位于TCP/IP网络体系结构的网络接口层，主要实现上层协议栈与网络设备的数据交换。Linux的网络系统主要是基于BSD Unix的套接字（socket）机制，网络设备与字符设备和块设备不同，没有对应地映射到文件系统中的设备节点。　　通常，Linux驱动程序有两种加载方式：一种是静态地编译进内核，内核启动时自动加载；另一种是编写为内核模块，使用insmod命令将模块动态加 载到正在运行的内核，不需要时可用rmmod命令将模块卸载。Linux 2.6内核引入了kbuild机制，将外部内核模块的编译同内核源码树的编译统一起来，大大简化了特定的参数和宏的设置。这样将编写好的驱动模块加入内核 源码树，只需要修改相应目录的Kconfig文件，把新的驱动加入内核的配置菜单，然后需要修改相应子目录中与模块编译相关的Kbuild Makefile，即可使新的驱动在内核源码树中被编译。在嵌入式系统驱动开发时，常常将驱动程序编写为内核模块，方便开发调试。调试完毕后，就可以将驱 动模块编译进内核，并重新编译出支持特定物理设备的Linux内核。　　2 嵌入式Linux网络驱动程序的体系结构和实现原理　　2.1 Linux网络设备驱动的体系结构　　如图1所示，Linux网络驱动程序的体系结构可划分为4个层次。Linux内核源代码中提供了网络设备接口及以上层次的代码，因此移植特定网络硬件 的驱动程序的主要工作就是完成设备驱动功能层的相应代码，根据底层具体的硬件特性，定义网络设备接口struct net_device类型的结构体变量，并实现其中相应的操作函数及中断处理程序。 　　 　 　Linux中所有的网络设备都抽象为一个统一的接口，即网络设备接口，通过struct net_device类型的结构体变量表示网络设备在内核中的运行情况，这里既包括回环（loopback）设备，也包括硬件网络设备接口。内核通过以 dev_base为头指针的设备链表来管理所有的网络设备。　　2.2 net_device 数据结构　　struct net_device结构体是整个网络驱动结构的核心，其中定义了很多供网络协议接口层调用设备的标准方法，该结构在2.6内核源码树文件中定义，下面只列出其中主要的成员。　　2.2.1全局信息及底层硬件信息　　name：网络设备名称，默认是以太网；　　*next：指向全局链表下一个设备的指针，驱动程序中不修改；　　mem_，rmem_：发送和接收缓冲区的起始，结束位置；　　base_addr，irq：网络设备的I/O基地址，中断号，ifconfig命令可显示和修改；　　hard_header_len：硬件头的长度，以太网中值为14；　　mtu：最大传输单元，以太网中值为1500B；　　dev_addr［MAX_ADDR_LEN］：硬件（MAC）地址长度及设备硬件地址，以太网地址长度是48bit，ether_setup会对其进行正确的设置；2.2.2 主要的操作方法　　int （*init）（struct net_device *dev）; 设备初始化和向系统注册的函数，仅调用一次；　　int （*open）（struct net_device *dev）;设备打开接口函数，当用ifconfig激活网络设备时被调用，注册所用的系统资源（I/O端口，IRQ，DMA等）同时激活硬件并增加使用计数；　　int （*stop）（struct net_device *dev）;执行open方法的反操作；　　*hard_start_xmit；初始化数据包传输的函数；　　*hard_header;该函数（在hard_start_xmit前被调用）根据先前检索到的源和目标硬件地址建立硬件头。 eth_header是以太网类型接口的默认函数；　　2.3网络驱动程序的编写及实现原理　　Linux网络系统各个层次之间的数据传送都是通过套接字缓冲区sk_buff完成的，sk_buff数据结构是各层协议数据处理的对象。sk_b