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;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)
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);
}
/* Initialize the receive buffer descriptors. */bdp = fep->rx_bd_base;for (i = 0; i < RX_RING_SIZE; i++) {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:
/* 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;
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:fec_restart(ndev, 0);
/* Whack a reset. We should wait for this. */writel(1, fep->hwp + FEC_ECNTRL);udelay(10);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。
/* 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);
/* Reinit transmit descriptors */fec_enet_txbd_init(dev);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!):
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;}}
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;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:
/* Set MII speed */writel(fep->phy_speed, fep->hwp + FEC_MII_SPEED);
if (fep->ptimer_present) {/* Set Timer count */ret = fec_ptp_start(fep->ptp_priv);if (ret) {fep->ptimer_present = 0;reg = 0x0;} elsereg = 0x0;} elsereg = 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:
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。clk_enable(fep->clk);
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;}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
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
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:spin_lock_irqsave(&fep->hw_lock, flags);
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;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:
/* Set buffer length and buffer pointer */bufaddr = skb->data;bdp->cbd_datlen = skb->len;
/* * 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;} elseestatus = 0;#ifdef CONFIG_ENHANCED_BDbdp->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;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:
ndev->stats.tx_bytes += skb->len;fep->skb_cur = (fep->skb_cur+1) & TX_RING_MOD_MASK;
/* 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);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:
/* 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;
/* 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;elsebdp++;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);}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:
fep->cur_tx = bdp;
spin_unlock_irqrestore(&fep->hw_lock, flags);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():
return NETDEV_TX_OK;
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);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:
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);}} elsefec_enet_rx(ndev);
spin_unlock_irqrestore(&fep->hw_lock, flags);}
/* 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:
然后就是一个大的while循环:bdp = fep->dirty_tx;
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;elsebdp++;}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;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:
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;elsebdp++;
}fep->cur_rx = bdp;
/* 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);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:
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);
/* 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);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:
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);
}
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;while循环的最后:
/* Mark the buffer empty */status |= BD_ENET_RX_EMPTY;bdp->cbd_sc = status;#ifdef CONFIG_ENHANCED_BDbdp->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;elsebdp++;
/* 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。