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--  作者:wangxinxin
--  发布时间:2010-11-17 14:09:32
--  基于Vxworks嵌入式下网络设备驱动设计
1.嵌入式系统

  嵌入式系统是以嵌入式计算机为技术核心,面向用户、面向产品、面向应用,软硬件可裁减的,适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。和通用计算机不同,嵌入式系统是针对具体应用的专用系统,目的就是要把一切变得更简单、更方便、更普遍、更适用;它的硬件和软件都必须高效率地设计,量体裁衣、去除冗余,力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。

  嵌入式系统主要由嵌入式处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及特定的应用程序等四部分组成,是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”;用于实现对其它设备的控制、监视或管理等功能。

  嵌入式系统应具有的特点是:要求高可靠性;在恶劣的环境或突然断电的情况下,要求系统仍然能够正常工作;许多嵌入式应用要求实时处理能力,这就要求嵌入式操作系统(EOS)具有实时处理能力;嵌入式系统中的软件代码要求高质量、高可靠性,一般都固化在只读存储器中或闪存中,也就是说软件要求固态化存储,而不是存储在磁盘等载体中。

  2.设备驱动程序

  Vxworks5.4中驱动程序主要分为三种:字符、块以及网络驱动程序。本文所介绍的网卡驱动程序则属于网络设备驱动程序。

  ·网络设备驱动程序设计

  网络的各功能部件图1所示,网络设备驱动程序实际上是处理硬件和上层协议之间的接口程序。网络传输协议层分发数据在应用程序接口和网络接口之间。网络化网络协议(如IP协议)发送数据在网络主机之间。连接/接口层使能主机隶属于硬件到相同物理媒质的通信。

  在Vxworks5.4中,网卡驱动程序又分为END(Enhanced Network Driver)和BSD两种。

  ·BSD驱动程序设计

  在Vxworks5.4中,网络驱动程序都是基于BSD UNIX版本4.3基础上的,这些驱动程序都定义在一个全局例程中,那就是attach子程序,xxattach( )子程序中包含5个函数指针,它们都被映射到ifnet结构中,它们在IP协议层任何地方被调用。

需要一个接口数据记录(Interface Data Record (idr)),unit号和设备名,下面四个参数就是相关驱动程序的函数指针。第一个函数指针指的是init( )例程,这个例程可要可不要,第二个函数指针指的是ioctl( )接口,它允许上层来控制设备状态;第三个函数指针指的是把数据包送到物理层;最后一个函数指针指的是如果TCP/IP堆栈决定需要复位的话,它就复位这个设备。

  接着下面那一句代码表示添加数据传输例程到IDR,ether_output( )例程被调用后,传输开始例程就被TCP/IP协议堆栈调用。

  在这个入口驱动程序中还包括设备的初始化、发送和接收描述符的初始化等。

  ·END驱动程序设计

  END驱动程序是基于MUX模式,网络驱动程序被划分为协议组件和硬件组件。MUX数据链路层和网络层之间的接口,它管理网络协议接口和低层硬件接口之间的交互;将硬件从网络协议的细节中隔离出来;删除使用输入钩例程来过滤接收从协议来的数据包,和删除了使用输出钩例程来过滤协议包的发送;并且链路层上的驱动程序需要访问网络层(IP或其他协议)时,也会调用相关的MUX例程。值得注意的是,网络层协议和数据链路层驱动程序不能直接通讯,它们必须通过 MUX。如图3所示: