[外设篇] 设备驱动操作指南

前言 

本章内容主要介绍外设驱动的一些操作方法，其中包括 "ETH 操作指南"、"U盘操作指南"、"EMMC 卡操作指南 "。

一、ETH 操作指南

1.1 操作示例

内核下使用网口的操作涉及到以下几个方面：

• ETH 模块支持 TSO 功能且默认是打开的，如果用户希望关闭 TSO 功能，可通过工具 ethtool 将其关闭。开关 TSO 功能的方法如下：

  − 关闭 TSO： ./ethtool –K eth0 tx off
  − 打开 TSO： ./ethtool –K eth0 tx on

  TSO（TCP Segment Offload） 功能简介：
  TSO (TCP Segmentation Offload) 是一种利用网卡分割大数据包，减小 CPU 负荷的一种技术，也被叫做 LSO (Large segment offload)，如果数据包的类型只能是 TCP，则被称之为 TSO，如果硬件支持 TSO 功能的话， 也需要同时支持硬件的 TCP 校验计算和分散-聚集 (Scatter Gather) 功能。 TSO 的实现，其实是由软件和硬件结合起来完成的，具体说来，硬件能够对大的数据包进行分片，并对每个分片附着相关的头部。使用 TSO 时，会把一部分由 CPU 处理的工作转移到由网卡来处理，减轻 CPU 的压力，提高性能。

• 配置 ip 地址和子网掩码

  ifconfig eth0 xxx.xxx.xxx.xxx netmask xxx.xxx.xxx.xxx up

• 设置缺省网关

  route add default gw xxx.xxx.xxx.xxx

• mount nfs

  mount -t nfs -o nolock xxx.xxx.xxx.xxx:/your/path /mount-dir

• shell 下使用 tftp 上传下载文件

        前提是在 server 端有 tftp 服务软件在运行。

• 下载文件：

  tftp -r XX.file serverip -g

  其中：XX.file 为需要下载的文件，serverip 需要下载的文件所在的 server 的 ip 地址。

• 上传文件：

  tftp -l xx.file remoteip –p

  其中，xx.file 为需要上传的文件，remoteip 文件需要上传到的 server 的 ip 地址。

1.2 ethtool 配置接口 

用户可以通过标准 ethtool 工具接口进行流控功能的使能。

ethtool –a eth0 命令查看 eth0 口流控功能状态;打印如下：

# ./ethtool -a eth0
Pause parameters for eth0:
Autonegotiate: on
RX: on
TX: on 

其中，RX 流控是打开的，TX 流控是打开的; 

• 用户可以通过以下命令打开或关闭 TX 流控：

  # ./ethtool -A eth0 tx off（关闭 TX 流控）
  # ./ethtool -A eth0 tx on（打开 TX 流控）

• RX 流控默认打开，不支持关闭，因此不支持通过 ethtool 配置 RX 流控。

二、USB 2.0 Host/USB3.0 Host 操作指南

2.1 U 盘操作示例

2.1.1 插入检测

直接插入 U 盘，观察是否枚举成功。USB 2.0 Host 正常情况下串口打印为： 

~ # usb 1-1: new high-speed USB device number 7 using hiusb-ehci
scsi2 : usb-storage 1-1:1.0
scsi 2:0:0:0: Direct-Access Kingston DT 101 G2 1.00 PQ: 0 ANSI: 4
sd 2:0:0:0: [sda] 15131636 512-byte logical blocks: (7.74 GB/7.21 GiB)
sd 2:0:0:0: [sda] Write Protect is off
sd 2:0:0:0: [sda] Write cache: disabled, read cache: enabled, doesn';t support DPO or FUA
sda: sda1
sd 2:0:0:0: [sda] Attached SCSI removable disk 

其中：sda1 表示 U 盘或移动硬盘上的第一个分区，当存在多个分区时，会出现 sda1、sda2、sda3 等字样。

2.1.2 初始化及应用

模块插入完成后，进行如下操作：

说明：sdXY 中 X 代表磁盘号，Y 代表分区号，请根据具体系统环境进行修改。

• 分区命令操作的具体设备节点为 sdX，示例：~$ fdisk /dev/sda

• 用 mkdosfs 工具格式化的具体分区为 sdXY：~ $ mkdosfs -F 32 /dev/sda1

• 挂载的具体分区为 sdXY：~ $ mount -t vfat /dev/sda1 /mnt

步骤 1. 查看分区信息。

• 运行命令 "ls /dev" 查看系统设备文件，若没有分区信息 sdXY，表示还没有分区，请参见 "4.1 用 fdisk 工具分区" 进行分区后，进入步骤 2。

• 若有分区信息 sdXY，则已经检测到 U 盘，并已经进行分区，进入步骤 2。

步骤 2. 查看格式化信息。

• 若没有格式化，请参见 "4.2 用 mkdosfs 工具格式化" 进行格式化后，进入步骤 3。

• 若已格式化，进入步骤 3。

步骤 3. 挂载目录，请参见 "4.3 挂载目录"。
步骤 4. 对硬盘进行读写操作，请参见 "4.4 读写文件"。 

三、EMMC 卡操作指南 

3.1 操作示例

此操作示例通过 SDIO 接口实现对 EMMC 卡的读写操作。初始化及应用见如下操作：

说明：其中 X 为分区号，由 fdisk 工具分区时决定。

• 命令 fdisk 操作的具体目录需改为：~ $ fdisk /dev/mmcblk0

• 用 mkdosfs 工具格式化的具体目录需改为：~ $ mkdosfs -F 32 /dev/mmcblk0pX

• 挂载的具体目录需改为：~ $ mount -t vfat /dev/mmcblk0pX /mnt

步骤 1. 查看分区信息。

• 若没有显示出 p1，表示还没有分区，请参见 "4.1 用 fdisk 工具分区" 进行分区后，进入步骤 2。

• 若有分区信息 p1，则 EMMC 卡已经检测到，并已经进行分区，进入步骤 2。

步骤 2. 查看格式化信息。

• 若没有格式化，请参见 "4.2 用 mkdosfs 工具格式化" 进行格式化后，进入步骤 3。

• 若已格式化，进入步骤 3。

步骤 3. 挂载目录，请参见 "4.3 挂载目录"。
步骤 4. 对 EMMC 卡进行读写操作，请参见 "4.4 读写文件"。

3.2 操作中需要注意的问题

3.2.1 在正常操作过程中需要遵守的事项

• 每次需要读写 EMMC 卡时，必须确保 EMMC 卡已经创建分区，并将该分区格式化为 vfat 文件系统（通过 fdisk 和 mkdosfs 命令，具体过程参见 "4.1 操作示例"）。

• 需要做一次 mount 操作挂载文件系统，才能读写 EMMC 卡;退出文件系统时，需要执行一次 umount 操作。 

3.2.2 在正常操作过程中不能进行的操作

• 当前目录是挂载目录如 /mnt 时，不能 umount 操作，必须转到其它目录下才能 umount 操作。

• 系统中读写挂载目录的进程没有完全退出时，不能 umount 操作，必须完全结束操作挂载目录的任务才能正常 umount 操作。

3.3.3 在操作过程中出现异常时的操作

• EMMC 有多分区时，可以通过 mount 操作切换挂载不同的分区，但最后 umount 操作次数与 mount 操作次数相等时，才会完全 umount 所有的挂载分区。

四、创建分区以及格式化

4.1 用 fdisk 工具分区

通过 “4.1.1 查看当前状态”，对应以下情况选择操作：

• 若已有分区，本操作可以跳过，直接到 “4.2 用 mkdosfs 工具格式化”。

• 若没有分区，则在控制台的提示符下，输入命令 fdisk，具体格式如下：

  ~ $ fdisk 设备节点

回车后，输入命令 m，根据帮助信息继续进行以下的操作。
其中设备节点与实际接入的设备类型有关，具体名称在以上各章节的 “操作示例” 中均有说明。 

4.1.1 查看当前状态 

在控制台的提示符下，输入命令 p，查看当前分区状态：

Command (m for help): p

控制台显示出分区状态信息：

Disk /dev/mmc/blk1/disc: 127 MB, 127139840 bytes
8 heads, 32 sectors/track, 970 cylinders
Units = cylinders of 256 * 512 = 131072 bytes
Device Boot Start End Blocks Id System

上面信息表明设备没有分区，需要按照 “4.1.2 创建新的分区” 和 “4.1.3 保存分区信息” 的描述对设备进行分区。

4.1.2 创建新的分区

创建新的分区步骤如下：

步骤 1. 创建新的分区。 

在提示符下输入命令 n，创建新的分区：

Command (m for help): n

控制台显示出如下信息：

Command action
e extended
p primary partition (1-4)

步骤 2. 建立主分区。 

输入命令 p，选择主分区：

p

步骤 3. 选择分区数。 

本例中选择为 1，输入数字 1：

Partition number (1-4): 1

控制台显示出如下信息： 

First cylinder (1-970, default 1):

步骤 4. 选择起始柱面。

本例选择默认值 1，直接回车：

Using default value 1

步骤 5. 选择结束柱面。

本例选择默认值 970，直接回车：

Last cylinder or +size or +sizeM or +sizeK (1-970, default 970):
Using default value 970

步骤 6. 选择系统格式。

由于系统默认为 Linux 格式，本例中选择 Win95 FAT 格式，输入命令 t 进行修改：

Command (m for help): t
Selected partition 1

输入命令 b，选择 Win95 FAT 格式：

Hex code (type L to list codes): b

输入命令 l，可以查看 fdisk 所有分区的详细信息：

Changed system type of partition 1 to b (Win95 FAT32)

步骤 7. 查看分区状态。

输入命令 p，查看当前分区状态：

Command (m for help): p

控制台显示出当前分区状态信息，表示成功分区。

4.1.3 保存分区信息

输入命令 w，写入并保存分区信息到设备：

Command (m for help): w

控制台显示出当前设备信息，表示成功写入分区信息到设备：

The partition table has been altered!
Calling ioctl() to re-read partition table.
…………
~ $

4.2 用 mkdosfs 工具格式化

存在以下情况选择操作：

• 若已格式化，本操作可以跳过，直接到 “4.3 挂载目录”。

• 若没有格式化，则输入命令 mkdosfs 进行格式化：

  ~ $ mkdosfs -F 32 设备分区名

  其中设备分区名与实际接入的设备类型有关，具体名称在以上各章节的 “操作示例” 中均有说明。
  控制台没有显示错误提示信息，表示成功格式化：

  ~ $

4.3 挂载目录

使用命令 mount 挂载到 mnt 目录下，就可以进行读写文件操作：

~ $ mount -t vfat 设备分区名 /mnt

其中设备分区名与实际接入的设备类型有关，具体名称在以上各章节的 “操作示例” 中均有说明。

4.4 读写文件 

读写操作的具体情况很多，在本例中使用命令 cp 实现读写操作。
使用命令 cp 拷贝当前目录下的 test.txt 文件到 mnt 目录下，即拷贝至设备，实现写操作，如：

~ $ cp ./test.txt /mnt