刘建文 | 学术半·IT歌·文掌握艺术的技术 Art tech·nology

RTL8139的硬件接口由256个字节寄存器组成，这些寄存器按可读性分为只读和可读写两类；按实现收发功能分为发送相关的和接收相关的；按实现收发原理的角色分为，配置寄存器、命令寄存器（或者叫控制寄存器）和状态寄存器；没有数据寄存器，因为RTL8139是PCI设备，使用了一片DMAble的缓冲区作“数据寄存器”。

本文简要地介绍一下RTL8139收发原理，和实现原理的基本寄存器，其它特色功能寄存器请查阅手册。本文先按实现收包原理、发包原理和全局原理，三类精要地介绍相关实现的寄存器。最后简述收包发包过程。 Continue reading →

本文介绍基于Realtek 8139芯片PCI接口的网卡驱动程序。我选择了Realtek芯片有两个原因：首先，Realtek提供免费的芯片技术手册； 第二，芯片相当便宜。

本文介绍的驱动程序是最基本的，它只有发送和接收数据包功能，和做一些简单的统计。对于一个全面和专业级的驱动程序，请参阅Linux源码。

本文代码是基于Linux2.4.18上测试的，建议编译一个内核，此内核没有任何形式RealTek8139驱动程序，以避免有莫名的BUG。最后，你将网卡插入PCI插槽，我们可以开始了。 Continue reading →

1.引子

当我们为字符设备或块设备编写驱动程序时，我们实现逻辑设备的接口是文件读写接口——file_operations，这个接口基本上直接面向用户空间程序的。而我们要为网络设备编写驱动则不然了，用户空间程序是通过标准套接口（sockets）系统调用来使用网络功能的，用户空间程序与网络设备之间夹着一层TCP/IP协议栈程序。也就是说，当我们为网络设备编写驱动程序时，实现的设备接口是给TCP/IP协议栈“用”的。

事实上，现代操作系统的实现里，TCP/IP协议栈还不是直接“用”网络设备发送接收数据包的，因为为了实现更好网络性能、控制网络流量等，协议栈的第三层——IP网络层和第二层——网络设备层之间发生很多代码活动（activity）。如果不深入理解这两层之间的代码活动（数据流和控制流），那是很难理解和编写网络设备驱动的。 Continue reading →

自接触Linux设备驱动程序以来，一直在思考设备、设备驱动和设备驱动开发者三者之间的关系，也曾经写下一些粗略的思考碎片（看这里）；随着对硬件和内核的认识的增加，三者的关系也便更清晰。

设备

设备是系统的一种，有接口、用户、设计者和维护者等系统属性。特别注意的是设备可以是物理的，也可以是逻辑的；因而，设备的实现形式不同，其接口、用户、设计者和维护者的实现形式也各有不同。例如在设备接口上，［显示终端设备］的接口显示器（上的字符）和键盘，串口设备的接口是12个寄存器，一支软件虚拟的TTY设备的接口是某种C函数等。

一些直观概念扰乱了我们认清设备、驱动和开发者三者的关系，例如，“驱动程序是为某设备编写的一集C函数”和“设备就是主板上芯片、扩展板和通过USB线链接的移动盘”。下文开始讲解设备、驱动和开发者三者的关系，可能有点费解，解理的关键是何为“逻辑设备”。
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本文为你展示基于“串口通信设备”的TTY设备驱动程序内部结构，并讲述这些驱动是如何实现链路层通信协议（包括ppp和slip）的应用。本文的代码基于2.4内核，大部分适用于2.2和2.0[注]。

注：本文的代码虽然基于2.4内核，但是结构原理在现在内核版本仍然存在。

串口驱动误解

当我们说【串口驱动】的时候，我们第一个想到的东西是/dev/ttyS0，因为它是大家所熟知的串口通信的设备文件（至少在PC系统上如此）。由于/dev/ttyS0是一个字符型的设备文件，大家都以为串口驱动是字符设备驱动，这种推断不能叫错，只是不够准确。 Continue reading →

Abstract

自2.5版内核起，用户空间的进程可以通过sysfs文件系统访问按层次组织的所有系统的外部设备（包括物理设备和虚拟设备）的元信息。另外，“/sbin/hotplug” 会在系统设备热插拔时向用户空间发出提示。具备了这两项功能后，在用户空间内动态管理设备文件（/dev目录）成为现实，一直需求的更灵活的设备名分配策略成为现实。

本报告文分析udev，一支代替devfs——只是实现动态管理/dev目录条目的方案——的用户空间程序，解决由devfs不能单独解决的一些问题：

• 第一，无论设备何时何处插入都使用同一个设备名；
• 第二，发现并用户空间提示系统设备发生变动；
• 第三，灵活的设备命名方案；
• 第四，允许内核使用动态的主设备号和次设备号；
• 第五，将命名策略移出内核空间

本文将解释为什么在用户空间实现的udev会优于在内核实现的devfs，并且详述在实现udev上的一些设计考虑。另外，这里也讲解udve的工作原理和怎样给udev制作插件（如命名方案naming scheme），还有一些udev使用上需要考虑的事情。 Continue reading →