Freescale i.MX6 Linux Ethernet Driver驱动源码分析（二）

首先提一点这个函数的声明是static int fec_enet_init(struct net_device *ndev)，即传递参数为net_device，那么通过netdev_priv(ndev)即可以获取到之前 alloc_etherdev()函数分配的指向私有数据的地址：

ndev = alloc_etherdev(sizeof(struct fec_enet_private));

struct fec_enet_private *fep = netdev_priv(ndev);

这种通过结构体内部指针传递私有数据的方式在driver中非常常见。函数开头即为Ethernet Controller的DMA 控制器分配相应的buffer描述符：

/* Allocate memory for buffer descriptors. */

cbd_base = dma_alloc_noncacheable(NULL, BUFDES_SIZE, &fep->bd_dma,

GFP_KERNEL);

if (!cbd_base) {

printk("FEC: allocate descriptor memory failed?\n");

return -ENOMEM;

}

这里分配的缓冲区大小是（tx buffer个数+rx buffer个数）×buffer描述符大小：

#define BUFDES_SIZE ((RX_RING_SIZE + TX_RING_SIZE) * sizeof(struct bufdesc))

由于buffer描述符会被CPU以及DMA控制器访问，因此会存在Cache一致性问题，这里采用了dma_alloc_noncacheable()函数，即DMA一致性映射。这里采用一致性映射是因为CPU或者DMA控制器会以不可预知的方式去访问这段内存区，在Linux Kernel中解决Cache一致性问题有两种方案：DMA流式映射和DMA一致性映射，关于这两者的区别在《Understanding Linux Kernel》以及《LDD3》中均有介绍，我个人也总结了一篇博文初步讲述了这两者的区别：http://blog.163.com/thinki_cao/blog/static/83944875201362142939337。

这里分析一下DMA控制器，i.MX6的DMA控制器采用了环形buffer描述符，这里buffer分为两种，Legacy buffer descriptor是为了保持对前代Freescale器件的兼容性，而Enhanced buffer descriptor则提供了更多的功能，引用i.MX6Q的reference manual中的图：

  Legacy buffer descriptor一共有8个字节，注意这里是采用大端存储模式的。

而Enhanced buffer descriptor一个有64字节，也是采用大端存储模式的，个人觉得这个Ethernet IP有点像是从PowerPC那边扣过来的。

 

 可以从fec.h文件中找到对这两个描述符的定义：

struct bufdesc {

unsigned short cbd_datlen; /* Data length */

unsigned short cbd_sc; /* Control and status info */

unsigned long cbd_bufaddr; /* Buffer address */

#ifdef CONFIG_ENHANCED_BD

unsigned long cbd_esc;

unsigned long cbd_prot;

unsigned long cbd_bdu;

unsigned long ts;

unsigned short res0[4];

#endif

如果定义了CONFIG_ENHANCED_BD宏，则开启Enhanced buffer descriptor的支持。不过纵观整个driver程序，3.0.35的内核并没有使用enhanced buffer descriptor使用的一些功能，比如Enhanced transmit buffer descriptor中的offset+8位置的PINS和IINS位，提供了采用MAC提供的IP accelerator进行硬件校验，提供对协议的校验和IP头的校验。而在yocto 3.10.17内核上，这些已经支持了！这也是为什么3.0.35上的Ethernet driver的性能不如3.10.17上的原因之一吧。下面继续分析代码：

spin_lock_init(&fep->hw_lock); /* 初始化自旋锁 */

fep->netdev = ndev; /*把net_device的地址传给netdev*/

/* Get the Ethernet address */ fec_get_mac(ndev);

fec_get_mac会从多个地方获取mac地址：

static void __inline__ fec_get_mac(struct net_device *ndev)

{

struct fec_enet_private *fep = netdev_priv(ndev);

struct fec_platform_data *pdata = fep->pdev->dev.platform_data;

unsigned char *iap, tmpaddr[ETH_ALEN];

/*

* try to get mac address in following order:

*

* 1) module parameter via kernel command line in form

*    fec.macaddr=0x00,0x04,0x9f,0x01,0x30,0xe0

*/

iap = macaddr;

/*

* 2) from flash or fuse (via platform data)

*/

if (!is_valid_ether_addr(iap)) {

if (pdata)

memcpy(iap, pdata->mac, ETH_ALEN);

}

/*

* 3) FEC mac registers set by bootloader

*/

if (!is_valid_ether_addr(iap)) {

*((unsigned long *) &tmpaddr[0]) =

be32_to_cpu(readl(fep->hwp + FEC_ADDR_LOW));

*((unsigned short *) &tmpaddr[4]) =

be16_to_cpu(readl(fep->hwp + FEC_ADDR_HIGH) >> 16);

iap = &tmpaddr[0];

}

memcpy(ndev->dev_addr, iap, ETH_ALEN);

/* Adjust MAC if using macaddr */

if (iap == macaddr)

ndev->dev_addr[ETH_ALEN-1] = macaddr[ETH_ALEN-1] + fep->pdev->id;

}

1）首先是从全局变量macaddr获取ip地址，macaddr定义相关的代码如下：

static unsigned char macaddr[ETH_ALEN];

module_param_array(macaddr, byte, NULL, 0);

MODULE_PARM_DESC(macaddr, "FEC Ethernet MAC address");

__setup("fec_mac=", fec_mac_addr_setup);

这里的__setup是用来从uboot传给内核的启动参数中捕获fec_mac（即mac地址）参数，并将该参数传递给fec_mac_addr_setup(char *mac_addr)函数进行解析的。如果uboot中没有传递mac参数，那么macaddr数组中的成员全是0。

2）检测1）中获取的mac地址是否合法，如果不合法，则从设备的私有数据结构（如果pdata指针不为空）struct fec_platform_data中获取mac数组的值。

3）检测2）中获取的mac地址是否合法，如果不合法，则读取Ethernet控制器的mac地址寄存器来获取mac地址。

最后把mac地址传递给内核中net_device结构体中的dev_addr字段。

接着继续分析代码：

/* Set receive and transmit descriptor base. */

fep -> rx_bd_base = cbd_base ;

fep -> tx_bd_base = cbd_base + RX_RING_SIZE ;

设置tx_bd_base和rx_bd_base，即tx buffer descriptor base 和rx buffer descriptor base，示意图如下：

 接着就是net_device已经fec_enet_private等结构体的设置：

/* The FEC Ethernet specific entries in the device structure */

ndev -> watchdog_timeo = TX_TIMEOUT ; /* watchdong定时器唤醒间隔 */

ndev -> netdev_ops = & fec_netdev_ops ;

ndev -> ethtool_ops = & fec_enet_ethtool_ops ;

fep -> use_napi = FEC_NAPI_ENABLE ; fep -> napi_weight = FEC_NAPI_WEIGHT ; if ( fep -> use_napi ) { fec_rx_int_is_enabled ( ndev , false ); netif_napi_add ( ndev , & fep -> napi , fec_rx_poll , fep -> napi_weight ); }

下面netdev_ops是一个比较重要的结构体指针，同样地ethtool_ops也是一个常用的结构体指针，我们在稍后讲解。先分析剩余的内容。这里涉及到了一个新的东西napi（理解为new api），它主要为了提升在网络负荷较大的情况下的性能。一般来说，网络接收数据包是通过中断来通知内核的，但是napi会判断在网络负荷较大的情况下改为轮询处理接收数据包，这样显得更加高效，同时napi也会在网络负荷较小的情况下改为中断接收数据包，这里napi_weight个人理解是用于判断是否开启轮询模式的权值，一般情况下64用的比较多。接着判断如果开启了napi，那么首先禁止rx的中断，接着再注册napi，同时提供一个轮询的函数fec_rx_poll()，这个在稍后和netdev_ops一起讲解。

接着初始化rx buffer descriptor（tx的原理相同，这里略去）

/* Initialize the receive buffer descriptors. */

bdp = fep -> rx_bd_base ;

for ( i = 0 ; i < RX_RING_SIZE ; i ++) {

/* Initialize the BD for every fragment in the page. */

bdp -> cbd_sc = 0 ;

bdp -> cbd_bufaddr = 0 ;

bdp ++;

}

/* Set the last buffer to wrap */

bdp --;

bdp -> cbd_sc |= BD_SC_WRAP ;

默认情况下rx buffer的控制字段和rx buffer的地址都应该是0，最后在末尾的buffer处设置wrap，示意图如下：

 最后整个Ethernet restart：

fec_restart(ndev, 0);

下面分分析这个函数，一开始是对寄存器进行操作，注释写得很明白：

/* Whack a reset.  We should wait for this. */

writel ( 1 , fep -> hwp + FEC_ECNTRL );

udelay ( 10 );

/* if uboot don't set MAC address, get MAC address

* from command line; if command line don't set MAC

* address, get from OCOTP; otherwise, allocate random

* address.

*/

memcpy (& temp_mac , dev -> dev_addr , ETH_ALEN );

writel ( cpu_to_be32 ( temp_mac [ 0 ]), fep -> hwp + FEC_ADDR_LOW );

writel ( cpu_to_be32 ( temp_mac [ 1 ]), fep -> hwp + FEC_ADDR_HIGH );

/* Clear any outstanding interrupt. */

writel ( 0xffc00000 , fep -> hwp + FEC_IEVENT );

/* Reset all multicast. */

writel ( 0 , fep -> hwp + FEC_GRP_HASH_TABLE_HIGH );

writel ( 0 , fep -> hwp + FEC_GRP_HASH_TABLE_LOW );

  /* Set maximum receive buffer size. */

writel ( PKT_MAXBLR_SIZE , fep -> hwp + FEC_R_BUFF_SIZE );

/* Set receive and transmit descriptor base. */

writel ( fep -> bd_dma , fep -> hwp + FEC_R_DES_START );

writel (( unsigned long ) fep -> bd_dma + sizeof ( struct bufdesc ) * RX_RING_SIZE ,

fep -> hwp + FEC_X_DES_START );

最后一句设置rx和tx描述符基地址，这里由于DMA控制器访问的是物理地址，因此需要我们把tx/tx descriptor base的物理地址写进寄存器，fep->bd_dma是在dma_alloc_noncacheable()函数中赋值的。同样地也是RX地址在前，TX地址在后。

/* Reinit transmit descriptors */

fec_enet_txbd_init ( dev );

fep -> dirty_tx = fep -> cur_tx = fep -> tx_bd_base ;

fep -> cur_rx = fep -> rx_bd_base ;

/* Reset SKB transmit buffers. */

fep -> skb_cur = fep -> skb_dirty = 0 ;

for ( i = 0 ; i <= TX_RING_MOD_MASK ; i ++) {

if ( fep -> tx_skbuff [ i ]) {

dev_kfree_skb_any ( fep -> tx_skbuff [ i ]);

fep -> tx_skbuff [ i ] = NULL ;

}

}

这里主要是针对descriptor指针的初始化，dirty_tx指向还没有释放的buffer对应的descriptor，cur_tx,cur_rx分别指向当前已经填充的buffer对应的descriptor。最后复位Socket Buffer 发送缓冲区，这里也对应了两个计数值，skb_cur,skb_dirty，用于指向还没有释放的buffer以及当前已经填充的buffer：

同时遍历整个 tx_skbuff[]指针数组，释放非空指针，socket buffer指针数组：struct sk_buff* tx_skbuff[TX_RING_SIZE]的示意图如下（请注意图中的红色字体！）：

接下来设置半双工或者全双工模式，默认情况下是半双工模式（即发送时不接受数据）

  /* Enable MII mode */

if ( duplex ) {

/* MII enable / FD enable */

writel ( OPT_FRAME_SIZE | 0x04 , fep -> hwp + FEC_R_CNTRL );

writel ( 0x04 , fep -> hwp + FEC_X_CNTRL );

} else {

/* MII enable / No Rcv on Xmit */

writel ( OPT_FRAME_SIZE | 0x06 , fep -> hwp + FEC_R_CNTRL );

writel ( 0x0 , fep -> hwp + FEC_X_CNTRL );

}

fep -> full_duplex = duplex ;

/* Set MII speed */

writel ( fep -> phy_speed , fep -> hwp + FEC_MII_SPEED );

下面用于设置物理层接口相关的部分省略过。接着是开启IEEE 1588的定时器：

if ( fep -> ptimer_present ) {

/* Set Timer count */

ret = fec_ptp_start ( fep -> ptp_priv );

if ( ret ) {

fep -> ptimer_present = 0 ;

reg = 0x0 ;

} else

reg = 0x0 ;

} else

reg = 0x0 ;

下面与寄存器相关的一些接口这里省略，那么到了这里MAC层相关的driver就只剩下ndev->netdev_ops入口以及ndev->ethtool_ops入口了：

static const struct net_device_ops fec_netdev_ops = {

. ndo_open = fec_enet_open ,

. ndo_stop = fec_enet_close ,

. ndo_start_xmit = fec_enet_start_xmit ,

. ndo_set_multicast_list = set_multicast_list ,

. ndo_change_mtu = eth_change_mtu ,

. ndo_validate_addr = eth_validate_addr ,

. ndo_tx_timeout = fec_timeout ,

. ndo_set_mac_address = fec_set_mac_address ,

. ndo_do_ioctl = fec_enet_ioctl ,

#ifdef CONFIG_NET_POLL_CONTROLLER

. ndo_poll_controller     = fec_enet_netpoll ,

#endif

};

这里重点介绍的是前面三个函数，即open,stop,start_xmit。

首先看open函数，那么open函数对应着用户空间程序ifconfig的up操作，当我们执行ifconfig eth0 up的时候即会调用open，同样地，down操作时也会对应stop。首先是napi：

if ( fep -> use_napi )

napi_enable (& fep -> napi );

如果开启了napi，那么就要enable。接下来是clock的enable：

clk_enable(fep->clk);

接着是为接收缓冲区分配buffer，前面说过tx buffer是由内核的网络子系统分配的， 而rx buffer是由Ethernet驱动分配。

ret = fec_enet_alloc_buffers ( ndev );

if ( ret )

return ret ;

这个函数与之前初始化buffer descriptor的类似，这里需要注意的是对rx socket buffer使用了流式映射，我个人以前常常对于流式映射的方向搞不清楚，这里再多说一些：

DMA_FROM_DEVICE

        传输方向是从device那边的往ram写数据，因此其实是接收外部发送的数据。

DMA_TO_DEVICE

        传输方向是从ram往device那边传数据，因此其实是发送数据到外部。

接收缓冲区的示意图如下，这里要注意的是接收缓冲区是有Ethernet Driver分配的，不是由内核网络子系统分配的：

对于tx buffer descriptor部分来说，这里tx_bounce指向的分配的内存是用来进行buffer字节对齐的，对应的tx buffer descriptor相关的示意图：

然后是与物理层的相关的函数：

/* Probe and connect to PHY when open the interface */

ret = fec_enet_mii_probe ( ndev );

if ( ret ) {

fec_enet_free_buffers ( ndev );

return ret ;

}

phy_start ( fep -> phy_dev );

netif_start_queue ( ndev );

fep -> opened = 1 ;

ret = -EINVAL;

if ( pdata -> init && pdata -> init ( fep -> phy_dev ))

return ret ;

return 0

这部分等到MAC层相关的内容全部介绍完再讲解。对应fec_enet_close所作的事情反之，不再讲解。

下面讲述fec_enet_start_xmit：

首先关闭全局中断

spin_lock_irqsave(&fep->hw_lock, flags);

接着判断link是否断开，这里个人不是太明白，发送过程中link是否会中断：

if (! fep -> link ) {

/* Link is down or autonegotiation is in progress. */

netif_stop_queue ( ndev );

spin_unlock_irqrestore (& fep -> hw_lock , flags );

return NETDEV_TX_BUSY ;

}

接着从发送队列中获取待发送buffer对应的buffer描述符指针，并获取当前描述符的状态：

/* Fill in a Tx ring entry */

bdp = fep -> cur_tx ;

status = bdp -> cbd_sc ;

接着判断当前buffer描述符的状态：

if ( status & BD_ENET_TX_READY ) {

/* Ooops.  All transmit buffers are full.  Bail out.

* This should not happen, since ndev->tbusy should be set.

*/

printk ( "%s: tx queue full!.\n" , ndev -> name );

netif_stop_queue ( ndev );

spin_unlock_irqrestore (& fep -> hw_lock , flags );

return NETDEV_TX_BUSY ;

}

如果当前buffer描述状态的BD_ENET_TX_READY位还没有被DMA控制器清零，那么说明当前的buffer还没有被发送出去，也就是发送队列满，因此需要我们需要停止内核网络系统的发送队列，并且恢复中断现场，返回BUSY状态。

下面接着是队列没有满的情况下执行：

/* Clear all of the status flags */

status &= ~ BD_ENET_TX_STATS ;

/* Set buffer length and buffer pointer */

bufaddr = skb -> data ;

bdp -> cbd_datlen = skb -> len ;

很简单，把从buffer描述符中获取的status清零，并且从内核网络层传过来的socket buffer结构体中获取要发送的buffer的逻辑地址（ 注意，这里是逻辑地址，后面会有物理地址）和长度。接着是字节对齐：

/*

* On some FEC implementations data must be aligned on

* 4-byte boundaries. Use bounce buffers to copy data

* and get it aligned. Ugh.

*/

if ((( unsigned long ) bufaddr ) & FEC_ALIGNMENT ) {

unsigned int index ;

index = bdp - fep -> tx_bd_base ;

bufaddr = PTR_ALIGN ( fep -> tx_bounce [ index ], FEC_ALIGNMENT + 1 );

memcpy ( bufaddr , ( void *) skb -> data , skb -> len );

}

Ethernet driver单独分配了tx_bounce[]指针数组用来进行字节对齐，我常常在想有更高效的解决方法呢，毕竟还是占用了不少ram，不过能解决问题就好。接着是IEEE 1588协议的支持，即标记时间戳：

if ( fep -> ptimer_present ) {

if ( fec_ptp_do_txstamp ( skb )) {

estatus = BD_ENET_TX_TS ;

status |= BD_ENET_TX_PTP ;

} else

estatus = 0 ;

#ifdef CONFIG_ENHANCED_BD

bdp -> cbd_esc = ( estatus | BD_ENET_TX_INT );

bdp -> cbd_bdu = 0 ;

#endif

}

同时这里还提供了对ENHANCED BUFFER DESCRIPTOR的支持，在yocto 3.10.17-ga中会支持地更好。接着是大小端的转换，有一部分IP用的是大端模式：

/*

* Some design made an incorrect assumption on endian mode of

* the system that it's running on. As the result, driver has to

* swap every frame going to and coming from the controller.

*/

if ( id_entry -> driver_data & FEC_QUIRK_SWAP_FRAME )

swap_buffer ( bufaddr , skb -> len );

接着就是把socket buffer指针放进之前分配好的TX指针数组：

/* Save skb pointer */

fep -> tx_skbuff [ fep -> skb_cur ] = skb ;

ndev -> stats . tx_bytes += skb -> len ;

fep -> skb_cur = ( fep -> skb_cur + 1 ) & TX_RING_MOD_MASK ;

同时对net_device结构体中的统计数据进行更新（个人觉得这一块放在发送完成的函数中更好），然后TX指针数组下标递增。接着就是对待发送的socket buffer进行DMA映射，映射的过程也就是刷新Data Cache的过程：

/* Push the data cache so the CPM does not get stale memory

* data.

*/

bdp -> cbd_bufaddr = dma_map_single (& fep -> pdev -> dev , bufaddr ,

FEC_ENET_TX_FRSIZE , DMA_TO_DEVICE );

/* Send it on its way.  Tell FEC it's ready, interrupt when done,

* it's the last BD of the frame, and to put the CRC on the end.

*/

status |= ( BD_ENET_TX_READY | BD_ENET_TX_INTR

| BD_ENET_TX_LAST | BD_ENET_TX_TC );

bdp -> cbd_sc = status ;

映射完毕后标记status变量READY,INTR,LAST,TC等标志位，最后写回当前socket buffer对应的buffer descriptor的状态字节。下面就是写寄存器触发硬件的发送操作：

/* Trigger transmission start */

writel ( 0 , fep -> hwp + FEC_X_DES_ACTIVE );

下面这行代码本来应该是没有的，我只能理解为IC的BUG   : ( ，本质上就是DMA发送到某个位置并满足某些条件额情况下，调度工作队列来，工作队列中就是解决这个BUG的代码。

bdp_pre = fec_enet_get_pre_txbd ( ndev );

if (( id_entry -> driver_data & FEC_QUIRK_BUG_TKT168103 ) &&

!( bdp_pre -> cbd_sc & BD_ENET_TX_READY ))

schedule_delayed_work (& fep -> fixup_trigger_tx ,

msecs_to_jiffies ( 1 ));

下面递增buffer描述符指针，如果当前处在环的末尾就跳到开头：

/* If this was the last BD in the ring, start at the beginning again. */

if ( status & BD_ENET_TX_WRAP )

bdp = fep -> tx_bd_base ;

else

bdp ++;

如果cur_tx和dirty_tx指针指向同一块地方的话，表示软件还没有来得及释放已经发送完成的buffer：

if ( bdp == fep -> dirty_tx ) {

fep -> tx_full = 1 ;

netif_stop_queue ( ndev );

}

fep -> cur_tx = bdp ;

这里的full区别于一开始的full，一开始的full是由于DMA传送比发送函数的填充要慢，而这里的full是由socket buffer释放地比发送函数填充地慢导致的。最后cur_tx指针指向当前的描述符，并恢复中断上下文，返回发送成功：

spin_unlock_irqrestore (& fep -> hw_lock , flags );

return NETDEV_TX_OK ;

如果实际硬件发送成功之后，会触发发送中断，而中断入口函数就是在fec_probe函数中注册的fec_enet_interrupt()函数，并且如果接受网络传送过了的数据包之后也会触发这个中断。

下面来分析这个中断函数fec_enet_interrupt()：

do {

int_events = readl ( fep -> hwp + FEC_IEVENT );

writel ( int_events , fep -> hwp + FEC_IEVENT );

…………

…………

} while ( int_events );

纵观整个函数非常短小（当然这是应该的，大家都知道顶半部应该做重要的事情，不重要的留给底半部），并且是一个do while循环，首先是读取FEC_IEVENT寄存器，然后再写相同的值清掉这些寄存器位，这里很明显是写1清零，然后再读有没有中断过来，有的话再次这处理。下面分析while循环里面的内容：

如果是接收中断的话：

if ( int_events & FEC_ENET_RXF ) {

ret = IRQ_HANDLED ;

spin_lock_irqsave (& fep -> hw_lock , flags );

if ( fep -> use_napi ) {

/* Disable the RX interrupt */

if ( napi_schedule_prep (& fep -> napi )) {

fec_rx_int_is_enabled ( ndev , false );

__napi_schedule (& fep -> napi );

}

} else

fec_enet_rx ( ndev );

spin_unlock_irqrestore (& fep -> hw_lock , flags );

}

那么首先是进入临界段操作，然后使判断是不是用的napi，如果是的话就调用napi_schedule_prep()函数检测队列是否已经在调度，如果没有（即返回true）则标记napi开始运行。然后if条件，关闭rx中断并调度napi队列。如果不是napi的话那么就直接执行fec_enet_rx()函数。接着如果是发送中断的话：

/* Transmit OK, or non-fatal error. Update the buffer

* descriptors. FEC handles all errors, we just discover

* them as part of the transmit process.

*/

if ( int_events & FEC_ENET_TXF ) {

ret = IRQ_HANDLED ;

fec_enet_tx ( ndev );

}

直接执行fec_enet_tx()函数，while循环后面还有两个中断，分别是timestamp定时器中断和MII中断，这里略过。下面我就要着重分析fec_enet_tx()和fec_enet_rx()函数。

首先看fec_enet_tx()函数：

首先获取dirty_tx指向的描述符：

bdp = fep->dirty_tx;

然后就是一个大的while循环：

while ((( status = bdp -> cbd_sc ) & BD_ENET_TX_READY ) == 0 ) {

…………

…………

/* Update pointer to next buffer descriptor to be transmitted */

if ( status & BD_ENET_TX_WRAP )

bdp = fep -> tx_bd_base ;

else

bdp ++;

}

这里我调换了一下前后的顺序，但是不影响程序执行的结果，基本的循环就是一个不断递增dirty_tx指针的过程，递增一直递增到待发送buffer的描述符为止。下面分析while循环中的代码：

if ( bdp == fep -> cur_tx && fep -> tx_full == 0 )

break ;

这段代码一开始比较难理解，但多看几遍就能想到这是整个队列空的情况，此时dirty_tx和cur_tx指向同一块区域，并且tx_full为0（这里存在两种情况，当dirty_tx==cur_tx时，既有可能是队列空也有可能是队列满，因此需要tx_full来区分，但是实际我觉得不应该这样做，因为这样会增加程序逻辑的复杂性，而到了3.10.17-ga内核中，队列为空时dirty_tx会指向cur_tx前一块描述符）。队列非空之后就开始释放发送成功的缓冲区：

if ( bdp -> cbd_bufaddr )

dma_unmap_single (& fep -> pdev -> dev , bdp -> cbd_bufaddr ,

FEC_ENET_TX_FRSIZE , DMA_TO_DEVICE );

bdp -> cbd_bufaddr = 0 ;

下面是DMA UNMAP操作，这里对应的是skb = fep->tx_skbuff[fep->skb_dirty]; DMA_TO_DEVICE方向。下面是一些列错误检查：

skb = fep -> tx_skbuff [ fep -> skb_dirty ];

if (! skb )

break ;

从skb_dirty下标获取dirty（这里dirty表示使用完还没有释放）的socket buffer，判断是否非空。接着是net_device结构体的数据统计：

/* Check for errors. */

if ( status & ( BD_ENET_TX_HB | BD_ENET_TX_LC |

BD_ENET_TX_RL | BD_ENET_TX_UN |

BD_ENET_TX_CSL )) {

ndev -> stats . tx_errors ++;

if ( status & BD_ENET_TX_HB )   /* No heartbeat */

ndev -> stats . tx_heartbeat_errors ++;

if ( status & BD_ENET_TX_LC )   /* Late collision */

ndev -> stats . tx_window_errors ++;

if ( status & BD_ENET_TX_RL )   /* Retrans limit */

ndev -> stats . tx_aborted_errors ++;

if ( status & BD_ENET_TX_UN )   /* Underrun */

ndev -> stats . tx_fifo_errors ++;

if ( status & BD_ENET_TX_CSL ) /* Carrier lost */

ndev -> stats . tx_carrier_errors ++;

} else {

ndev -> stats . tx_packets ++;

}

下面的这段代码基本不可能发生，个人认为是为了Debug用的

if ( status & BD_ENET_TX_READY )

printk ( "HEY! Enet xmit interrupt and TX_READY.\n" );

接着依旧是数据统计

/* Deferred means some collisions occurred during transmit,

* but we eventually sent the packet OK.

*/

if ( status & BD_ENET_TX_DEF )

ndev -> stats . collisions ++;

下面用来标记发送的时间戳，个人还没有完全理解IEEE 1588协议及其内核驱动：

#if defined(CONFIG_ENHANCED_BD)

if (fep->ptimer_present) {

if (bdp->cbd_esc & BD_ENET_TX_TS)

fec_ptp_store_txstamp(fpp, skb, bdp);

}

#elif defined(CONFIG_IN_BAND)

if (fep->ptimer_present) {

if (status & BD_ENET_TX_PTP)

fec_ptp_store_txstamp(fpp, skb, bdp);

}

#endif

接着就是释放socket buffer：

/* Free the sk buffer associated with this last transmit */

dev_kfree_skb_any ( skb );

fep -> tx_skbuff [ fep -> skb_dirty ] = NULL ;

fep -> skb_dirty = ( fep -> skb_dirty + 1 ) & TX_RING_MOD_MASK ;

同时TX指 针数组对应的成员指向NULL，skb_dirty下标递增。最后是处理tx_full为1的情况：

/* Since we have freed up a buffer, the ring is no longer full

*/

if ( fep -> tx_full ) {

fep -> tx_full = 0 ;

if ( netif_queue_stopped ( ndev ))

netif_wake_queue ( ndev );

}

当然这部分到了3.10.17也被精简了。跳出了while循环之后就更新dirty_tx指针：

fep -> dirty_tx = bdp ;

下面来看fec_enet_rx()函数：

类似于fec_enet_tx()函数，也是一个主while循环：

bdp = fep -> cur_rx ;

while (!(( status = bdp -> cbd_sc ) & BD_ENET_RX_EMPTY )) {

………………

/* Update BD pointer to next entry */

if ( status & BD_ENET_RX_WRAP )

bdp = fep -> rx_bd_base ;

else

bdp ++;

}

fep -> cur_rx = bdp ;

也就是获取当前rx buffer对应的buffer描述符指针cur_rx，然后不停地判断其BD_ENET_RX_EMPTY位是否为0，如果为0则表示这个buffer已经被DMA控制器处理过，接受到了数据，然后进入while循环处理，最后再递增指针并更新cur_rx指针。下面来看while循环里面的内容：

/* Since we have allocated space to hold a complete frame,

* the last indicator should be set.

*/

if (( status & BD_ENET_RX_LAST ) == 0 )

printk ( "FEC ENET: rcv is not +last\n" );

这条语句纯粹是用来debug的，一般情况下不会出现BD_ENET_RX_LAST位没有置1的情况。接着判断物理层连接是否打开：

if (! fep -> opened )

goto rx_processing_done ;

下面全是进行错误检测的以及数据统计的：

/* Check for errors. */

if ( status & ( BD_ENET_RX_LG | BD_ENET_RX_SH | BD_ENET_RX_NO |

  BD_ENET_RX_CR | BD_ENET_RX_OV )) {

ndev -> stats . rx_errors ++;

if ( status & ( BD_ENET_RX_LG | BD_ENET_RX_SH )) {

/* Frame too long or too short. */

ndev -> stats . rx_length_errors ++;

}

if ( status & BD_ENET_RX_NO ) /* Frame alignment */

ndev -> stats . rx_frame_errors ++;

if ( status & BD_ENET_RX_CR ) /* CRC Error */

ndev -> stats . rx_crc_errors ++;

if ( status & BD_ENET_RX_OV ) /* FIFO overrun */

ndev -> stats . rx_fifo_errors ++;

}

/* Report late collisions as a frame error.

* On this error, the BD is closed, but we don't know what we

* have in the buffer.  So, just drop this frame on the floor.

*/

if ( status & BD_ENET_RX_CL ) {

ndev -> stats . rx_errors ++;

ndev -> stats . rx_frame_errors ++;

goto rx_processing_done ;

}

接下来也是，统计接受的数据包和字节数：

/* Process the incoming frame. */

ndev -> stats . rx_packets ++;

pkt_len = bdp -> cbd_datlen ;

ndev -> stats . rx_bytes += pkt_len ;

接着进行DMA去映射和大小端转换：

data = ( __u8 *) __va ( bdp -> cbd_bufaddr );

if ( bdp -> cbd_bufaddr )

dma_unmap_single (& fep -> pdev -> dev , bdp -> cbd_bufaddr ,

FEC_ENET_RX_FRSIZE , DMA_FROM_DEVICE );

if ( id_entry -> driver_data & FEC_QUIRK_SWAP_FRAME )

swap_buffer ( data , pkt_len );

下面进行16字节边界对齐，因为包头是14字节，所以NET_IP_ALIGN为2：

/* This does 16 byte alignment, exactly what we need.

* The packet length includes FCS, but we don't want to

* include that when passing upstream as it messes up

* bridging applications.

*/

skb = dev_alloc_skb ( pkt_len - 4 + NET_IP_ALIGN );

if ( unlikely (! skb )) { printk ( "%s: Memory squeeze, dropping packet.\n" , ndev -> name ); ndev -> stats . rx_dropped ++; } else { skb_reserve ( skb , NET_IP_ALIGN ); skb_put ( skb , pkt_len - 4 ); /* Make room */ skb_copy_to_linear_data ( skb , data , pkt_len - 4 ); /* 1588 messeage TS handle */ if ( fep -> ptimer_present ) fec_ptp_store_rxstamp ( fpp , skb , bdp ); skb -> protocol = eth_type_trans ( skb , ndev ); netif_rx ( skb ); }

对齐完了以后还要处理1588的Timestamp标记。关于skb_reserve的对齐作用，找了一篇博客，有图有真相： http://cooliron.blog.163.com/blog/static/124703138201322074856169/

对齐处理完了以后再重新建立dma映射：

bdp -> cbd_bufaddr = dma_map_single (& fep -> pdev -> dev , data ,

FEC_ENET_TX_FRSIZE , DMA_FROM_DEVICE );

接下来再更新dma buffer描述符中的status字段：

rx_processing_done :

/* Clear the status flags for this buffer */

status &= ~ BD_ENET_RX_STATS ;

/* Mark the buffer empty */

status |= BD_ENET_RX_EMPTY ;

bdp -> cbd_sc = status ;

#ifdef CONFIG_ENHANCED_BD

bdp -> cbd_esc = BD_ENET_RX_INT ;

bdp -> cbd_prot = 0 ;

bdp -> cbd_bdu = 0 ;

#endif

/* Update BD pointer to next entry */

if ( status & BD_ENET_RX_WRAP )

bdp = fep -> rx_bd_base ;

else

bdp ++;

while循环的最后：

/* Doing this here will keep the FEC running while we process

* incoming frames.  On a heavily loaded network, we should be

* able to keep up at the expense of system resources.

*/

writel ( 0 , fep -> hwp + FEC_R_DES_ACTIVE );

处理输入包的同时也保持FEC运行，提高吞吐量。

跳出while循环以后再更新cur_rx指针：

fep->cur_rx = bdp;

到这里，以太网控制器的发送和接受以及中断相关的函数介绍地差不多了，写完一遍个人发现有点混乱，对于比较大型的程序也没有太多的经验，所以可能不太好理解，以后要多分析总结！目前以太网的驱动分析暂时到这里就结束了，而对于物理层的操作分析，由于精力有限加上对此认识地不够透彻，只能暂时搁置。