摘 要： 主要研究了基于Linux內核的網卡驅動的移植。Linux網絡設備驅動程序的體系結構可以分為4層，首先分析了各層的具體功能實現，并在此基礎上充分利用S3C2440開發板完成DM9000網卡驅動的移植，編譯內核生成內核鏡像。最后介紹了網絡驅動測試的三種方法，并采用第一種方法，即使用ifconfig進行IP地址的設置，完成了測試。
關鍵詞： Linux內核；網卡驅動；S3C2440；DM9000
0 引言
以太網（Ethernet）是一種計算機局域網組網技術。在局域網中，多個節點是共享傳輸介質的，這就必須由某種機制來決定某個時刻哪個設備占用傳輸介質來傳輸數據，因此，局域網的鏈路層要有介質訪問控制的功能，即數據鏈路層分為邏輯鏈路控制LLC子層和介質訪問控制MAC子層[1]。
本文主要研究基于S3C2440的DM9000網卡驅動的移植。網絡對于嵌入式系統來說是必不可少的，但是S3C2440沒有集成以太網接口，所以要想使S3C2440具備以太網的功能，就必須擴展網卡接口。本文選擇外接DM9000，使其可以與以太網相連接，并完成DM9000網卡驅動的移植。
1 Linux網絡驅動層次
Linux網絡驅動可以劃分為4層，即網絡協議接口層、網絡設備接口層、設備驅動功能層和設備物理媒介層，內核中是通過以dev_base為頭指針的設備鏈表來管理所有的網絡設備的。網絡設備驅動的編寫主要是網絡設備net_device的初始化和數據包的收發函數[2]。
網絡協議接口層最主要的功能是給上層協議提供透明的數據包發送和接收接口，當上層的API或IP需要發送數據包時，它將調用網絡協議接口層的dev_queue_xmit函數發送一個內容為sk_buff的數據；當上層需要接收數據時，則是通過向netif_rx函數傳遞一個sk_buff數據結構的指針來完成的[3]。
網絡設備接口層主要是為變化多端的網絡定義了一個統一且抽象的net_device，實現了多種硬件在軟件層次上的統一。網絡設備驅動主要是填充net_device的成員并注冊net_device來實現硬件操作函數和內核的掛接。通常情況下，網絡設備驅動以中斷方式接收數據，而net_device中則定義了poll_controller這種純輪詢的接口方式，以提高Linux在寬帶系統上的性能。
設備驅動功能層中對于具體的設備，工程師應該實現net_device中的open、stop、tx、hard_header、get_stats、tx_timeout、interruppt等函數。
網絡設備媒介層直接對應實際的硬件設備，需要定義一組讀寫設備內部寄存器的函數，如ior、iow[4]。
2 網絡設備驅動移植
2.1 基于S3C2440的DM9000網卡驅動的移植
首先看內核DM9000代碼，在/driver/net/Makefile查看：
obj-$（CONFIG_DM9000）+=dm9000.o
在/driver/net/Kconfig查看：
menuconfig NET_ETHERNET
bool "Ethernet （10 or 100Mbit）"
config DM9000
tristate "DM9000 support"
depends on ARM||BLACKFIN||MIPS
select CRC32
select MII
所以配置內核make menuconfig時，需要選中這一項。
根據開發板電路圖知道，DM9000的AEN端口接到了nGCS4上，INT端口接到了IRQ_EINT7上，CMD端口接到了LADDR2上，數據線是SD0~SD15，即數據線的位數是16 bit。
根據S3C2440地址空間的分配與片選信號的定義知道，引腳nGCS4對應的空間的起始地址為0x20000000，這由系統地址線控制。同時，DM9000使用的中斷號是IRQ_EINT7。另外，DM9000上的CMD信號用來控制是地址端口還是數據端口，如果CMD為0，即LADDR2為0，表示訪問地址寄存器；當CMD為1，即LADDR2為1，表示訪問數據寄存器[5]。
2.2 DM9000驅動的移植
在mach-S3C2440.c中添加如下代碼：
#include<linux/dm9000.h>
#define MACH_S3C2440_DM9K_BASE（S3C2410_CS4+0x300）
Static struct resource S3C2440_dm9k_resource[]={
[0]={//地址端口
.start=MACH_S3C2440_DM9K_BASE，
.end=MACH_S3C2440_DM9K_BASE+3，
.flags=IORESOURCE_MEM
}，
[1]={//數據端口
.start=MACH_S3C2440_DM9K_BASE+4，
.end=MACH_S3C2440_DM9K_BASE+7，
.flags=IORESOURCE_MEM
}，
[2]={//中斷號
.start=IRQ_EINT7，
.end=IRQ_EINT7，
.flags=IORESOURCE_IRQ|IORESOURCE_IRQ_HIGHEDGE，
//高電平觸發
}
}；
Static struct dm9000_plat_data S3C2440_dm9k_pdata={
//數據線的位數是16 bit，沒有使用E2PROM
.flags=（DM9000_PLATF_16BITONLY|DM9000_PLATF_NO_ EEPROM），
.dev_addr={0x08，0x90，0x90，0x90，0x90，0x90}，
//MAC地址
}；
static struct platform_device S3C2440_device_eth={
.name="dm9000"，//設備名
.id=-1，
.num_resources=ARRAY_SIZE（S3C2440_dm9k_resource），
.resource=S3C2440_dm9k_resource，//資源
.dev={
.platform_data=&S3C2440_dm9k_pdata，
//私有數據
}，
}；
最后在S3C2440的BSP文件mach-S3C2440.c中添加如下代碼：
static struct platform_device*S3C2440_devices[]__initdata={
……
& S3C2440_device_eth，//添加
}；
移植完畢后編譯內核生成內核鏡像。
3 網絡設備驅動測試
網絡設備沒有字符設備里的open、close等函數，而是靠IP地址選擇路由，Linux網絡系統的路由選擇會自動查找匹配合適的驅動，這是網絡驅動與其他兩種驅動的主要區別[6]。
下面給出三種測試網絡驅動是否正常的方法。
（1）使用ifconfig進行IP地址的設置。
（2）為了讓用戶獲取網絡統計的數據，驅動一般有一個net_device_stats結構體，并提供get_stats函數接收它。
（3）應用程序使用標準的socket、bind、send等操作。
本文采用第一種方法進行雙向ping通測試。首先在開發板終端上輸入命令ifconfig eth0 10.10.150.180，設置好開發板IP地址，再將網口通過網線與PC相連，查得PC IP地址是10.10.150.174。在Windows命令行界面上輸入命令ping 10.10.150.180，得到如下結果：
Ping 10.10.150.180 with 32 bytes of data：
Reply from 10.10.150.180：bytes=32 time<1ms TTL=64
Reply from 10.10.150.180：bytes=32 time<1ms TTL=64
Reply from 10.10.150.180：bytes=32 time<1ms TTL=64
接著在開發板終端上輸入命令ping 10.10.150.174，得到如下結果：
Ping 10.10.150.174（10.10.150.174）：56 data bytes
64 bytes from 10.10.150.174：icmp_seq=0 ttl=64 time=0.9ms
64 bytes from 10.10.150.174：icmp_seq=1 ttl=64 time=0.9ms
64 bytes from 10.10.150.174：icmp_seq=2 ttl=64 time=0.9ms
測試結果表明網絡驅動正常。
4 結論
本文基于S3C2440開發板，通過外接DM9000網卡，完成網卡驅動的移植，編譯內核生成內核鏡像，實現網絡設備驅動的匹配。最后通過ping命令測試網口是否能正常工作。本文的移植方法可為其他網絡驅動移植作為參考。
參考文獻
[1] 李方軍，金煒東．嵌入式Linux網絡驅動程序的研究與實現[J]．現代電子技術，2005（16）：20-30．
[2] 宋寶華．Linux設備驅動開發詳解[M].北京：人民郵電出版社，2010．
[3] 賀金平．嵌入式Linux下DM9000網卡驅動的移植與實現[J]．電腦知識與技術，2009，22（5）：82-86．
[4] 丁忠，林暢衛．功基于Linux的網絡設備驅動程序設計[J]．微計算機應用，2007（9）：56-77．
[5] 潘攀．Linux在嵌入式系統上的移植[J]．科技信息，2010（20）：45-63．
[6] 吳士力．嵌入式Linux應用開發全程解析與實戰[M].北京：機械工業出版社，2010