RTL8139網(wǎng)卡驅(qū)動程序分析

對多數(shù)驅(qū)動程序開發(fā)的學習者來說，總是感覺很難?門，不能從
整體上把握驅(qū)動程序是如何驅(qū)動硬件設備?作的。本文以Linux內(nèi)
核中8139網(wǎng)卡驅(qū)動為例，對驅(qū)動程序的?作過程進行詳細的分析，
為初學者撥開迷霧，走出霧里看花的迷茫。本文雖然以Linux驅(qū)動
為例，但是技術總是相通的，為了給Windows驅(qū)動初學者同樣的啟
發(fā)，我有意的借用了許多Windows驅(qū)動中的名詞，同時順便略述了
Windows驅(qū)動中的?些容易讓初學者感到迷惑的概念。

Rtl8139是?個PCI網(wǎng)卡，老式的設備地址是固定的，對設備的擴充通
常通過跳線等方式來更改地址以避免地址沖突，例如通過跳線來設置IED
主盤，從盤。PCI總線設備可以通過軟件編程靈活的設置各個設備的地
址。在操作系統(tǒng)啟動的時候，系統(tǒng)根據(jù)PCI總線協(xié)議規(guī)范對主板上的PCI
進行掃描，同時為發(fā)現(xiàn)的設備配置相關資源，包括中斷請求號，地址空
間等。每?個PCI設備上有?個配置空間，配置空間中包含了設備的基本
信息，例如設備類別ID，?商ID，設備板載存儲空間等信息，操作系統(tǒng)
在掃描所有的PCI設備后，可以根據(jù)這些信息統(tǒng)?分配地址資源以避免
地址沖突。系統(tǒng)通過在PCI設備中的基地址寄存器中寫??個分配到的
基地址，之后CPU在指令執(zhí)行的時候給出?個地址，這個地址首先送到
Host-PCI橋，就是我們通常所說的北橋，北橋判斷出這個地址是落在內(nèi)
存或是PCI等設備的地址空間上1，如果落在PCI空間地址中，則北橋通過
PCI總線仲裁申請，把地址送到PCI總線上，總線上的每?個PCI設備會根
據(jù)自?的存儲空間??以及基地址寄存器中的值來比較，如果被尋址的
地址落在自?的地址空間范圍內(nèi)，則該設備會作為PCI從設備響應完成數(shù)
據(jù)傳輸。這就是說，系統(tǒng)上的設備都有自?的地址空間，以總線帶寬為
32位的系統(tǒng)為例，可以容納的地址空間為4G，CPU在這4G的地址空間?部
分劃分到內(nèi)存空間，還有以部分很可能劃分給PCI等外部設備，這通常取
決于硬件系統(tǒng)設計者。PCI設備靈活的配置方式也不可避免的帶來了復雜
性。PCI協(xié)議對設備的枚舉，檢測，配置的過程是復雜的，通常操作系統(tǒng)
提供了PCI總線協(xié)議驅(qū)動程序，并在啟動的時候完成了這?復雜的過程，
這樣??減?了PCI設備驅(qū)動程序開發(fā)者的?作量。這就好像平時?家
做網(wǎng)絡程序開發(fā)的時候都沒必要自?實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議?樣。用Windows的
術語來說，對PCI設備的枚舉由總線驅(qū)動程序完成，而具體的對PCI設備
的控制是功能驅(qū)動程序的?作。本文要描述的是Rtl8139網(wǎng)卡功能驅(qū)動程序。對PCI協(xié)議有?定了解是必要的。關于PCI總線驅(qū)動程序的知識可以閱讀《Linux內(nèi)核情景分析》。