标等)、块设备(如硬盘、光驱、软驱等)和网络设备(也称为网络接口,netw ork interface),如以太网卡,无线网卡。为了屏蔽网络环境中物理网络设备的多样性,Linux对所有的物理设备进行抽象并定义了一个统一的概念,称之为接口(Interface)。所有对网络硬件的访问都是通过接口进行的,接口提供了一个对所有类型的硬件一致化的操作集合来处理基本数据的发送和接收。一个网络接口被看作是一个发送和接收数据包(packets)的实体。对于每个网络接口,都用一个device的数据结构表示,有关该数据结构的具体内容,请参照include/linux/ netdevice.h。通常网络设备是一个物理设备,本文主要针对无线网卡。在内核启动时,通过网络设备驱动程序,将登记存在的网络设备。所有被发送和接收的包都用数据结构sk buff表示。这是一个具有很好的灵活性的数据结构,可以很容易增加或删除网络协议数据包的首部,它的具体内容请参照include/linux/skbuff.h。

Linux网络驱动程序的体系结构可以分为4层,从上到下分别为协议接口层、网络设备接口层、提供实际功能的设备驱动功能层,以及网络设备和网络媒介层。在设计网卡驱动程序时,最主要的工作就是完成设备驱动功能层,使其满足自己所需的功能。

3　无线网卡驱动程序

无线网卡类型众多,不同的网卡都有不同的硬件支持(像Cisco,C om paq,N okia使用Prism芯片组,而Lucent Orinoco卡和Apple Airport使用Hermes芯片组,除此之外,US B设备的无线网卡则采用Atmel 芯片组,像D-Link,T enda等),所以,它们在驱动程序的编写上也会有所不同。简单地说,CF、PC MCI A 接口的网卡驱动需要有Card Service(CS)模块的支持,Orinoco的网卡还需要有Hermes模块的帮助,而US B接口的网卡则不需要这些。

以下用cisco350系列pcmcia无线网卡驱动作为主要参考程序,此程序已在笔记本电脑上安装成功,并用airopeek测试过其收发包的数据格式,准确无误。辅助参考的程序有orinoco.c,m pi350.c以及T enda7722u US B设备驱动程序。在文章中,主要介绍了无线网卡驱动编写的共同方法和步骤(不考虑与硬件相关的代码),为以后分析其它类型的网卡或者编写驱动方面提供了参考。

由于无线网卡与传统的以太网卡在驱动程序设计上有些模块是相同的,比如网卡的打开和关闭,模块的加载和卸载,所以本文只分析了驱动中具有无线特色的部分:初始化函数,数据的发送和接收,同时它们也是驱动程序的核心内容。

3.1　网卡的初始化

所有网卡设备初始化工作主要是检测网卡的存在,初始化网卡的device结构及在系统中登记该设备。当系统登记一个网卡设备时,核心一般会请求该设备的驱动程序初始化自己。通过分析,初始化函数的功能主要有:

(1)检测设备,在初始化程序里根据硬件的特征检查硬件是否存在,然后决定是否启动这个驱动程序。

(2)检测该设备的I/O地址和中断号,调用re2 quest irq和request region向系统登记I/O基地址和设备中断号。

(3)填充硬件帧头,这是驱动程序的主要工作之一。硬件一般都会在上层数据发送之前加上自己的硬件帧头,比如以太网就有14字节的帧头。这个帧头是加在上层ip、ipx等数据包前面的。驱动程序提供一个hard header方法,协议层(ip、ipx、arp等)在发送数据之前会调用这段程序。硬件帧头长度必须填在dev->hard header len,协议层会在数据之前保留好硬件帧头的空间,这样hard header 程序只要调用skb push然后正确填入硬件帧头就可以了。对于无线网接口,802.11帧头的组建由MAC协议处理芯片完成,所以在驱动中只完成hard header函数的说明工作,不做具体的编写。

(4)填写传入该设备device结构的大部分域段,对于以太网接口,device结构中许多有关网络接口的信息都是通过ether setup()函数统一设置的,此函数已作为Linux内核的内部函数,不需要在驱动中再次指明。对于无线网接口,在程序中可采用wifi setup()函数进行设置,其中填写了一些无线局域网的通用配置:

static v oid wifi setup(struct net device3dev,struct net device3 ethdev)

{

/3硬件帧头的填充函数3/

dev->hard header=0;

dev->rebuild header=0;

dev->hard header cache=0;

dev->header cache update=0;

/3一些处理函数的初始化3/

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第2期 王玉东等:基于Linux的无线网卡驱动程序