基于PCI总线的通用网络协议实验平台

3 实验平台的软件设计

为了实现从处于"用户态"的应用程序到处于"核心态"的驱动程序间的双向数据传输通道，按照Linux操作系统的网络相关代码的划分规则，实验网络结构中用户层以下的代码需要嵌入到Linux操作系统的核心代码树中，经过对内核的重新编译，运行在Linux操作系统的"核心态"，这样做比较复杂。鉴于以上原因，在本设计中采用了以下处理方法：考虑到"用户态"内部所有软件模块的通信比较简单，通过调用UDP/IP协议的socket，在下层利用UDP/IP数据包拆解/封装程序，构造出一个如图6所示的数据传输通道。在这里，把"透明通道"定义为"过渡层"。

使用UDP/IP协议会涉及到Linux操作系统处理IP协议的相关内容，特别需要注意以下三个方面：（1）去掉系统中所有其它网络硬件设备，关闭所有Linux操作系统的网络服务，关闭Linux操作系统防火墙；（2）设备本设备的IP地址为192.168.0.1（实验专用IP地址），绑定实验网络设备为192.168.0.X子网网关，更改"/etc/network"文件设置为"可以转发IP包"；（3）调用一个IP Socket发送数据，在特定端口上监听数据包的到达。

3．1 "过渡层"的设计

对于上层传递过来的数据，"过渡层"要完成的任务是：去掉数据包前面的以太网帧头、IP数据包头、UDP数据包头，从而还原出原始数据包，然后传递给驱动部分。反之，下层传递过来的数据包经过相反的数据处理后向上层传递。

3．2 驱动程序的设计

由于W89C840AF是以太网控制芯片，因此可以把PCI接口卡看作网络设备。对于网络设备，Linux操作系统中有一套标准的驱动程序设计方法，所以在这里仅介绍驱动程序设计中的几个值得注意的事项。主要有：（1）PCI设备的探测和注册函数；（2）W89C840AF芯片的配置；（3）网络设备基本功能函数组。

PCI设备探测和注册函数可以建立网络设备对象，同时注册网络设备基本功能函数组，并参考W89C840AF芯片数据传输数据的说明赋予设备执行"DMA"能力。

关于W89C840AF芯片的配置，主要是C18/CNCR寄存器的配置。除了打开"传输允许"、"接收允许"、"全双工模式"和"100Mbps传输速率模式"等选项外，还要打开"Accept Error Packet"、"Accept Runt Packet"、"Accept Broadcast Packet"、"Accept Multicast Packet"和"Accept All Physical Packet"等选项，从而屏蔽所有与以太网协议相关的功能。

网络设备基本功能函数组的核心是"发送"、"接收"和"中断响应"这三个基本函数。"发送函数"将发送的数据存入W89C840AF芯片的内存空间，然后写C04/CTSD寄存器，请求芯片发送数据。W89C840AF芯片将接收到的数据包传递到系统内存后就会触发中断，中断处理函数响应中断并调用接收函数，将数据包和相应的参数向系统的上层传递。