数据包的接收是通过中断机制来完成的,当有数据到达时,就产生中断信号,网络设备驱动功能层就调用中断处理程序,该中断处理的核心工作是数据包的接收,然后网络协议接口层调用netifrx函数,把接收到的数据包传输到网络协议的上层进行处理。
3.3 实现模式
实现Linux网络设备驱动功能主要有两种形式。一是通过内核来进行加载,内核启动时即加载网络设备驱动程序,内核启
模块设计是Linux中特有的技术,它使Linux内核功能更容易扩展和裁剪,并使各类设备驱动的开发模式化。模块加载网络驱动程序的设计步骤是:首先通过模块加载命令insmod把网络设备驱动程序插入到内核之中,然后insmod将调用init_module()函数对网络设备的init函数指针初始化,通过调用register_netdev()函数在Linux系统中注册该网络设备。如果成功,再调用init函数指针所指的网络设备初始化函数对设备初始化,并将设备的device数据结构插入到dev_base链表的末尾。最后通过执行模块卸载命令rmmod来调用网络驱动程序中的cleanup_module()函数对网络驱动程序模块卸载。具体实现过程如图2所示。
用模块初始化网络接口是在编译内核时标记编译为模块的,系统在启动时并不知道该接口的存在,需要用户在/etc/rc d/目录中定义的初始启动脚本中写入命令或手动将模块插入内核空间来激活网络接口。这样可灵活地决定在何时加载网络设备驱动程序,这也是与内核加载形式的最大区别。
4 应用实例
下面以在PXA255处理器实现红外网络通信的实例,介绍基于Linux开发的流程和实现方法。
4.1 PXA255的红外通信接口
PXA255是InterlXScale构架系列中的一款CPU,我们使用的IntelPXA250开发板提供了全面的软硬件开发环境。PXA255处理器提供了对红外通信的支持,其与红外口相关的板级寄存器如表1所示。
该CPU上的3个串行接口,包含符合IrDA串行红外物理连接标准的红外发送编码器和接收解码器,且都可工作于64字节长度的FIFO缓冲方式。每个串行接口有13个寄存器,其中12个用作UART,与常规的PC16550没有大的区别,如数据接收缓冲寄存器/发送保持寄存器、波特率分频寄存器、中断控制及标志寄存器、线路/Modem控制及状态寄存器等,红外选择寄存器则专门用于选择IrDA的工作方式。
4.2 红外口的驱动程序
4.2.1 红外模块加载和红外设备的初始化
把红外模块加载到Linux系统网络设备中,并定义红外设备的中断,初始化红外接口,其实现函数pxa250irdainit的代码为:
4.2.2 数据包的接收
采用中断进行红外数据外的接收,数据不易丢失和溢出,实时性更强。任一新的接受数据到达都触发中断,其波特率值决定触发的中断类型是SIR还是FIR。中断处理程序首先判断传输中是否出错,随后根据LSR中接受数据位的标志DR,将接收数据存入接收缓冲区rxbuff。
4.2.3 数据包的发送
当内核要发送一个数据包时,调用pxa250sirtransmit函数(假设采用SIR发送),首先禁止接收,并关闭中断,随后根据LSR中发送数据请求位TDRQ状态,将发送缓冲区txbuff中数据逐一发送。
4.3 红外口的网络应用程序
红外口网络应用的开发与常规网络设备的应用极为相似,采用套接字,建立通信双方的虚拟连接。支持IrDA的Socket称为IrSock,在Linux中,每一种协议都有自己的网络地址数据结构,均以sockaddr_开头。
IrSock的数据结构与一般网络设备的套接字结构稍有不同,在net/irda.h中定义:
红外口的网络应用程序开发的流程与一般网络设备的套接字开发方式几乎一样,不再赘述。
5 结 论
目前各类嵌入式设备的开发大量应用无线通信技术,在需要个人特制网络、点到点交换的场合,采用Ir2DA技术无疑是最合适的。许多小型移动设备,如PDA、手机、信息家电等都广泛应用红外通信技术。基于Linux对红外网络通信的开发对当今嵌入式系统的应用研究具有较强的实用性和借鉴作用
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