《Linux驱动开发（一）—环境搭建与hello world》
《Linux驱动开发（二）—驱动与设备的分离设计》
《Linux驱动开发（三）—设备树》
《Linux驱动开发（四）—树莓派内核编译》
《Linux驱动开发（五）—树莓派设备树配合驱动开发》
《Linux驱动开发（六）—树莓派配合硬件进行字符驱动开发》
《Linux驱动开发（七）—树莓派按键驱动开发》
《Linux驱动开发（八）—树莓派SR04驱动开发》
《Linux驱动开发（九）—树莓派I2C设备驱动开发（BME280）》
《Linux驱动开发（十）—树莓派输入子系统学习（红外接收）》
《Linux驱动开发（十一）—树莓派SPI驱动学习（OLED）》
《Linux驱动开发（十二）—树莓派framebuffer学习（改造OLED）》
《Linux驱动开发（十三）—USB驱动HID开发学习（鼠标）》
《Linux驱动开发（十四）—USB驱动开发学习（键盘+鼠标）》
《Linux驱动开发（十五）—如何使用内核现有驱动（显示屏）》
《Linux驱动开发（十六）—块设备驱动》
《Linux驱动开发（十七）—树莓派PWM驱动》
今天来学一下驱动中的第三类设备，网络设备的驱动。边学边写，慢慢理解。
Linux网络设备驱动程序的体系结构如图所示，从上到下可以划分为4层，依次为网络协议接口层、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与媒介层，这4层的作用如下所示：
来看一个虚拟网卡的例子，就是直接构造软件网卡，来看一下实现过程
#include <linux/module.h>
#include <linux/netdevice.h>
#include <linux/etherdevice.h>
#include <linux/skbuff.h>
#include <linux/ip.h>
#include <linux/netdev_features.h>
static struct net_device *virt_net;
static void virt_rs_packet(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
{
unsigned char *type;
struct iphdr *ih;
__be32 *saddr, *daddr, tmp;
unsigned char tmp_dev_addr[ETH_ALEN];
struct ethhdr *ethhdr;
struct sk_buff *rx_skb;
int ret;
//对调ethhdr结构体 "源/目的"MAC地址*/
ethhdr = (struct ethhdr *)skb->data;
memcpy(tmp_dev_addr, ethhdr->h_dest, ETH_ALEN);
memcpy(ethhdr->h_dest, ethhdr->h_source, ETH_ALEN);
memcpy(ethhdr->h_source, tmp_dev_addr, ETH_ALEN);
//对调iphdr结构体"源/目的" IP地址
ih = (struct iphdr *)(skb->data + sizeof(struct ethhdr));
saddr = &ih->saddr;
daddr = &ih->daddr;
tmp = *saddr;
*saddr = *daddr;
*daddr = tmp;
ih->check=0;
ih->check = ip_fast_csum((unsigned char *)ih,ih->ihl);
//之前是发送ping包0x08,需要改为0x00,表示接收ping包
type = skb->data + sizeof(struct ethhdr) + sizeof(struct iphdr);
*type = 0;
rx_skb = dev_alloc_skb(skb->len + 2);
skb_reserve(rx_skb, 2);
memcpy(skb_put(rx_skb, skb->len), skb->data, skb->len);
rx_skb->dev = dev;
rx_skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY;
rx_skb->protocol = eth_type_trans(rx_skb, dev);
ret=netif_rx(rx_skb);
dev->stats.rx_packets++;
dev->stats.rx_bytes += skb->len;
pr_info("rx_packets=%ld rx_bytes=%ld ret=%d\n",dev->stats.rx_packets,dev->stats.rx_bytes,ret);
}
static int virt_send_packet(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
{
netif_stop_queue(dev);
virt_rs_packet(skb,dev);
dev_kfree_skb(skb);
dev->stats.tx_packets++;
dev->stats.tx_bytes+=skb->len;
pr_info("tx_packets=%ld tx_bytes=%ld\n",dev->stats.tx_packets,dev->stats.tx_bytes);
netif_wake_queue(dev);
return NETDEV_TX_OK;
}
static int set_mac_address(struct net_device *dev,void *p)
{
struct sockaddr *addr = p;
pr_info("set_mac_address\n");
if (netif_running(dev))
{
return -EBUSY;
}
memcpy(dev->dev_addr, addr->sa_data, dev->addr_len);
return 0;
}
void virt_tx_timeout(struct net_device *net,unsigned int txqueue)
{
pr_info("virt_tx_timeout\n");
}
static const struct net_device_ops net_ops =
{
.ndo_start_xmit = virt_send_packet,
.ndo_set_mac_address =set_mac_address,
.ndo_tx_timeout = virt_tx_timeout,
};
static int virt_net_init(void){
virt_net= alloc_netdev(sizeof(struct net_device), "virt_net", NET_NAME_UNKNOWN,ether_setup);
virt_net->netdev_ops= &net_ops;
virt_net->flags = IFF_NOARP;
virt_net->dev_addr[0] = 0x88;
virt_net->dev_addr[1] = 0x88;
virt_net->dev_addr[2] = 0x88;
virt_net->dev_addr[3] = 0x88;
virt_net->dev_addr[4] = 0x88;
virt_net->dev_addr[5] = 0x88;
register_netdev(virt_net);
return 0;
}
static void virt_net_exit(void)
{
unregister_netdev(virt_net);
free_netdev(virt_net);
}
module_init(virt_net_init);
module_exit(virt_net_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
编译加载之后，就有了这么一个网卡
不过这个169.254.106.62，为什么他会有这么一个IP
为什么某些电脑获得了形如169．254．．之类的IP地址呢？
这说明这些电脑根本未能获得DHCP服务。如DHCP服务器太忙导致无法及时给客户机应答，使客户机认为网络里不存在DHCP服务器。这时，微软的操作系统会自动查找一个形如169.254.*.*的IP地址分配给客户机
不过不知道为啥我这个linux也吃了这么一个瓜
不过还是可以ping通的
为啥能ping通，因为我们在代码里给它返回了正确应答。
其中，在模块初始化函数中就做了前面说的三个步骤，过程也很简单。
virt_net= alloc_netdev(sizeof(struct net_device), "virt_net", NET_NAME_UNKNOWN,ether_setup);
包括操作netdev_ops和一些参数，例如下面的网卡mac
virt_net->netdev_ops= &net_ops;
virt_net->flags = IFF_NOARP;
virt_net->dev_addr[0] = 0x88;
virt_net->dev_addr[1] = 0x88;
virt_net->dev_addr[2] = 0x88;
virt_net->dev_addr[3] = 0x88;
virt_net->dev_addr[4] = 0x88;
virt_net->dev_addr[5] = 0x88;
register_netdev(virt_net);
net_device的数据结构很庞大，感兴趣的可以在netdevice.h中查看一下，本身就是网络设备的参数和状态信息。其中的操作结构net_device_ops也是一样的庞大，这个里面是操作处理函数，例如接收到数据的回调函数。
那在这个虚拟设备中，就只是封装了三个接口
static const struct net_device_ops net_ops =
{
.ndo_start_xmit = virt_send_packet,
.ndo_set_mac_address =set_mac_address,
.ndo_tx_timeout = virt_tx_timeout,
};
netdev_tx_t (*ndo_start_xmit)(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev);
功能：当需要传输数据包时调用。返回NETDEV_TX_OK。可以返回NETDEV_TX_BUSY，但应在这之前停止队列；它适用于过时的冷门的设备，但如果您返回NETDEV_TX_BUSY，堆栈确实会做大量无用的工作。必填的；不能为空。
这翻译是不是有点那味
int (*ndo_set_mac_address)(struct net_device *dev, void *addr);
功能：当MAC地址需要改变时，如果未定义此接口，则MAC地址无法更改。
void (*ndo_tx_timeout)(struct net_device *dev, unsigned int txqueue);
功能：当发送器未对dev->watchdog ticks取得任何进展时使用的回调。
那么整体来看，这个例子的功能，就是在数据来临之后，一旦调用virt_send_packet函数，就把收到的数据，利用本地函数virt_rs_packet将数据的源目的地址调换，修改成应答，发送出去，在ping的时候，就会有应答的反应了。
参照icmp的格式。
把请求
变成了应答
所以ping的时候，就会有反应。
不过前面的虚拟网卡比较简单，内核中已经有好多网卡的驱动，我这有一个usb的无线网卡，不妨来学习一下，型号是rtl8187，所有代码都在这个路径下
其中dev.c是模块的主文件，创建模块，probe函数等都在这里。
首先是作为usb设备进行注册。毕竟是usb模块嘛
在probe函数中，用到了一个ieee80211的子系统，具体学习可以参考《Linux无线驱动简介及mac80211源码分析》
mac80211：是一个Linux内核子系统，是驱动开发者可用于为SoftMAC无线设备写驱动的框架
不过我看了半天,还是没看太懂，过于复杂，不做展示
在probe函数中，主要相关是下面三个函数的使用。
申请
dev = ieee80211_alloc_hw(sizeof(*priv), &rtl8187_ops);
配置
ieee80211_hw_set(dev, RX_INCLUDES_FCS);
……
注册
err = ieee80211_register_hw(dev);
在申请步骤，和rtl8187相关的操作都在rtl8187_ops结构中
这里面的大部分操作，都是和usb读写相关的，举个例子tx函数
* @tx: Handler that 802.11 module calls for each transmitted frame.
* skb contains the buffer starting from the IEEE 802.11 header.
* The low-level driver should send the frame out based on
* configuration in the TX control data. This handler should,
* preferably, never fail and stop queues appropriately.
* Must be atomic.
最终调用到
static void rtl8187_tx(struct ieee80211_hw *dev,
struct ieee80211_tx_control *control,
struct sk_buff *skb)
最终也是通过usb结构urb发送出去
然后就是中间的相关配置整个模块，里面用到了usb传输方式配置寄存器，也用了eep配置网卡中的数据。
最终注册函数
ieee80211_register_hw->
ieee80211_if_add->
cfg80211_register_netdevice->
register_netdevice
完成了网卡的注册。
整个过程目前只捋顺了这些东西，要想看懂每一行，估计也是很困难，只是把关键的操作找出来了。
可以再来看一个更简单的协议
首先也是注册一个usb设备
然后看probe函数
static int rtl8150_probe(struct usb_interface *intf,
const struct usb_device_id *id)
{
struct usb_device *udev = interface_to_usbdev(intf);
rtl8150_t *dev;
struct net_device *netdev;
netdev = alloc_etherdev(sizeof(rtl8150_t));
if (!netdev)
return -ENOMEM;
dev = netdev_priv(netdev);
dev->intr_buff = kmalloc(INTBUFSIZE, GFP_KERNEL);
if (!dev->intr_buff) {
free_netdev(netdev);
return -ENOMEM;
}
tasklet_setup(&dev->tl, rx_fixup);
spin_lock_init(&dev->rx_pool_lock);
dev->udev = udev;
dev->netdev = netdev;
netdev->netdev_ops = &rtl8150_netdev_ops;
netdev->watchdog_timeo = RTL8150_TX_TIMEOUT;
netdev->ethtool_ops = &ops;
dev->intr_interval = 100; /* 100ms */
if (!alloc_all_urbs(dev)) {
dev_err(&intf->dev, "out of memory\n");
goto out;
}
if (!rtl8150_reset(dev)) {
dev_err(&intf->dev, "couldn't reset the device\n");
goto out1;
}
fill_skb_pool(dev);
set_ethernet_addr(dev);
usb_set_intfdata(intf, dev);
SET_NETDEV_DEV(netdev, &intf->dev);
if (register_netdev(netdev) != 0) {
dev_err(&intf->dev, "couldn't register the device\n");
goto out2;
}
dev_info(&intf->dev, "%s: rtl8150 is detected\n", netdev->name);
return 0;
out2:
usb_set_intfdata(intf, NULL);
free_skb_pool(dev);
out1:
free_all_urbs(dev);
out:
kfree(dev->intr_buff);
free_netdev(netdev);
return -EIO;
}
是不是和虚拟网卡的有点类似了，简单清楚
几个核心操作
netdev = alloc_etherdev(sizeof(rtl8150_t));
这里就是开发网络驱动的核心部分，这个netdev是一个私有空间，不同类型的网卡，通常结构不一样，里面存放的就是针对这个设备驱动的数据
例如
tasklet_setup(&dev->tl, rx_fixup);
netdev->netdev_ops = &rtl8150_netdev_ops;
set_ethernet_addr(dev);
if (register_netdev(netdev) != 0) {
dev_err(&intf->dev, "couldn't register the device\n");
goto out2;
}
这个感觉还是清楚多了。不过实际上，可能真的没什么机会去写一个完整的驱动，应该是以移植驱动到一个嵌入式平台为主吧。
最近的大事就是辅助驾驶出事故，辅助驾驶在目前来看还是不够成熟，辅助驾驶还得驾驶员紧盯着，也不知道在辅助什么，而且都知道无法识别静态物体，反正是做不到自动驾驶的阶段，还是都别用的比较好。
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