YT6801 GMAC 驱动核心解析
这份代码是 YT6801 芯片的 GMAC（千兆以太网控制器）Linux 内核驱动，核心实现以太网数据的收发、硬件控制、调试诊断等功能。以下从执行流程、核心原理、调用结构三方面拆解，帮你快速掌握核心逻辑。
一、整体架构与核心文件分工
先明确代码文件夹中关键文件的角色，建立整体认知：
文件 核心作用
fuxi-gmac.h 驱动核心结构体、宏定义（如寄存器偏移、标志位）
fuxi-gmac-net.c 核心！网络数据收发（TX/RX）、NAPI 轮询、数据包处理
fuxi-gmac-ioctl.c IOCTL 控制接口（调试、EFUSE 读写、MAC 配置、环回测试等）
fuxi-gmac-hw.c 硬件底层操作（寄存器读写、MAC/PHY 硬件初始化）
fuxi-gmac-desc.c DMA 描述符（desc）操作（初始化、重置、映射 / 解映射）
fuxi-gmac-phy.c PHY 芯片交互（链路协商、状态检测）
fuxi-gmac-pci.c PCIe 总线适配（设备枚举、资源申请、中断注册）
fuxi-efuse.c/h EFUSE（一次性可编程存储）操作（MAC 地址、配置参数读写）
fuxi-os.h 跨系统适配结构体（如用户 / 内核数据交互结构）
二、核心执行流程
驱动的执行流程遵循 Linux 网络驱动标准框架，核心分为初始化、数据收发、控制 / 调试、中断处理四大阶段。
阶段 1：驱动初始化（入口在 pci_probe）
PCI 设备探测：fuxi-gmac-pci.c中fxgmac_pci_probe作为 PCI 驱动入口，完成：
申请 PCI 资源（IO 地址、中断）；
初始化核心结构体fxgmac_pdata（设备私有数据，包含硬件操作集、通道、统计信息等）；
注册网络设备（register_netdev）；
初始化硬件（调用hw_ops->hw_init，对应fuxi-gmac-hw.c）；
注册 NAPI（网络中断优化机制）、MSI-X 中断（多队列中断）。
硬件初始化：hw_ops（硬件操作集）完成：
复位 GMAC 控制器；
配置 MAC 参数（速率、双工、校验和卸载等）；
初始化 DMA 收发描述符环（TX/RX Ring）；
初始化 PHY（链路协商）。
阶段 2：数据接收（RX）流程（核心在fuxi-gmac-net.c）
Linux 网络驱动采用NAPI（中断 + 轮询） 优化高吞吐场景，RX 流程如下：
plaintext
硬件收包 → 触发RX中断 → 关闭中断 → NAPI轮询 → 处理数据包 → 重新使能中断
核心函数调用链：
plaintext
fxgmac_one_poll_rx（NAPI轮询入口）
↓
fxgmac_rx_poll（核心RX处理）
↓
fxgmac_dev_read（读取硬件接收状态）
↓
fxgmac_create_skb（创建skb数据包）
↓
napi_gro_receive（将skb交给内核协议栈）
关键逻辑：
描述符环（RX Ring）：驱动预先分配一组 DMA 描述符，每个描述符指向一个 skb（内核网络数据包结构），硬件收包后直接 DMA 到 skb 缓冲区，避免 CPU 拷贝；
NAPI 轮询：中断触发后，先关闭中断，再通过fxgmac_rx_poll批量处理数据包（budget为单次最大处理数），处理完再开中断；
数据包校验：检查长度、校验和、VLAN 标签、错误标志，异常则统计并丢弃；
环回测试适配：代码中包含环回测试逻辑（fxgmac_test_tso_flag/fxgmac_test_packet_len），接收包后拷贝到测试缓冲区，用于调试。
阶段 3：数据发送（TX）流程（核心在fuxi-gmac-net.c）
TX 流程是 “内核提交数据包→驱动填充描述符→硬件 DMA 发送→轮询清理完成的描述符”：
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协议栈发包 → dev_queue_xmit → 驱动tx函数 → 填充TX描述符 → 硬件DMA发送 → NAPI轮询清理描述符
核心函数调用链：
plaintext
fxgmac_one_poll_tx（NAPI轮询入口）
↓
fxgmac_tx_poll（核心TX处理）
↓
hw_ops->tx_complete（检查硬件是否完成发送）
↓
desc_ops->unmap_desc_data（解映射skb，释放资源）
↓
netdev_tx_completed_queue（统计发送完成的包数/字节数）
关键逻辑：
TX 描述符环：与 RX 类似，驱动将协议栈的 skb 映射到 DMA 地址，填充描述符后通知硬件取包发送；
发送完成检查：fxgmac_tx_poll轮询检查描述符的 “OWN 位”（硬件所有权），硬件发送完成后，驱动释放 skb 并重置描述符；
TX 挂死检测：代码中包含 TX 挂死保护（FXGMAC_TX_HANG_TIMER_ENABLED），若描述符长时间未被硬件处理，触发设备重启；
队列唤醒：当 TX 描述符空闲数超过阈值（FXGMAC_TX_DESC_MIN_FREE），唤醒被暂停的发送队列。
阶段 4：IOCTL 控制与调试（核心在fuxi-gmac-ioctl.c）
用户层通过ioctl指令与驱动交互，完成调试、配置操作，核心流程：
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用户层调用ioctl → fxgmac_netdev_ops_ioctl（入口）
↓
校验指令合法性（魔数、指令号）
↓
拷贝用户层数据到内核
↓
根据cmd_type分支处理（如环回测试、EFUSE读写、MAC配置）
↓
将结果拷贝回用户层
核心指令类型（cmd_type）：
指令类型 作用
FXGMAC_DFS_IOCTL_DIAG_BEGIN/END 环回测试开始 / 结束
FXGMAC_EFUSE_READ/WRITE_* EFUSE 读写（MAC 地址、补丁寄存器、LED 配置）
FXGMAC_GET/SET_MAC_DATA 读取 / 设置 MAC 地址（写入 EFUSE 永久生效）
FXGMAC_DFS_IOCTL_DEVICE_RESET 设备重置
FXGMAC_EFUSE_LOAD 加载 EFUSE 配置到硬件
三、核心原理
- DMA 描述符机制
GMAC 控制器通过DMA 描述符环实现无 CPU 参与的数据包收发：
描述符（fxgmac_dma_desc）包含缓冲区地址、长度、状态位（如 OWN 位：0 = 驱动拥有，1 = 硬件拥有）；
TX：驱动填充描述符→置 OWN 位→硬件 DMA 取数发送→清 OWN 位→驱动回收；
RX：驱动预置空描述符→置 OWN 位→硬件收包后 DMA 填数据→清 OWN 位→驱动取数。 - NAPI 机制
传统中断模式下，高吞吐时中断频繁导致 CPU 占用过高；NAPI 将 “中断触发” 改为 “中断 + 轮询”：
首次收包触发中断，关闭中断，切换为轮询模式；
轮询处理完所有待处理包后，重新使能中断；
驱动中fxgmac_one_poll_rx/tx是 NAPI 轮询函数，绑定到中断队列。 - EFUSE（一次性可编程存储）
YT6801 的 EFUSE 用于存储关键配置（掉电不丢）：
MAC 地址、PHY 配置、LED 参数、补丁寄存器；
fuxi-efuse.c提供读写接口，ioctl指令通过hw_ops调用这些接口；
写 EFUSE 通常是一次性操作，驱动中做了参数校验避免误写。 - 环回测试（调试核心）
驱动支持硬件环回测试（用于调试）：
通过FXGMAC_DFS_IOCTL_DIAG_BEGIN开启测试，标记lb_test_flag=1；
收发流程中检测测试标志，将收到的包缓存到fxgmac_test_skb_array；
FXGMAC_DFS_IOCTL_DIAG_END关闭测试，释放缓存的 skb。
四、核心调用结构（关键结构体 + 函数依赖） - 核心结构体
结构体 作用 核心成员
fxgmac_pdata 设备私有数据（全局核心） netdev（网络设备）、hw_ops（硬件操作集）、channel（收发通道）、expansion（扩展字段：测试标志、skb 缓存）
fxgmac_channel 收发通道（多队列） tx_ring/rx_ring（描述符环）、napi_tx/napi_rx（NAPI 对象）
fxgmac_ring 描述符环 cur/dirty（读写指针）、dma_desc_count（描述符数量）、desc_data（描述符数据）
fxgmac_desc_data 描述符关联数据 dma_desc（硬件描述符）、skb（关联的数据包）、rx/tx（收发专用字段）
ext_ioctl_data IOCTL 数据交互 cmd_type（指令类型）、cmd_buf（数据大小） - 核心操作集（函数指针）
驱动通过 “操作集” 解耦硬件逻辑与上层流程，核心操作集：
c
运行
// 硬件操作集（fuxi-gmac-hw.c实现）
struct fxgmac_hw_ops {
int (*hw_init)(struct fxgmac_pdata *pdata); // 硬件初始化
bool (*tx_complete)(struct fxgmac_dma_desc *desc); // 检查TX完成
int (*read_mac_subsys_from_efuse)(…); // 读MAC地址
int (*write_mac_subsys_to_efuse)(…); // 写MAC地址
// … 其他硬件操作（LED、EFUSE、中断）
};
// 描述符操作集（fuxi-gmac-desc.c实现）
struct fxgmac_desc_ops {
void (*tx_desc_reset)(struct fxgmac_desc_data *desc); // 重置TX描述符
void (*unmap_desc_data)(…); // 解映射skb
// … 其他描述符操作
};
3. 关键函数调用关系图
plaintext
┌─────────────────────────────────┐
│ 上层内核网络栈 │
└───────────┬─────────────────────┘
│
▼
┌─────────────────────────────────┐
│ register_netdev (网络设备注册) │
└───────────┬─────────────────────┘
│
▼
┌─────────────────────────────────┐
│ NAPI轮询（rx/tx） │
│ ├─ fxgmac_one_poll_rx │
│ │ └─ fxgmac_rx_poll │
│ │ ├─ fxgmac_create_skb │
│ │ └─ napi_gro_receive │
│ └─ fxgmac_one_poll_tx │
│ └─ fxgmac_tx_poll │
│ ├─ hw_ops->tx_complete │
│ └─ desc_ops->unmap_desc │
└───────────┬─────────────────────┘
│
▼
┌─────────────────────────────────┐
│ 硬件操作（hw_ops） │
│ ├─ 寄存器读写 │
│ ├─ DMA描述符操作 │
│ └─ PHY/EFUSE交互 │
└───────────┬─────────────────────┘
│
▼
┌─────────────────────────────────┐
│ IOCTL控制（调试/配置） │
│ └─ fxgmac_netdev_ops_ioctl │
│ ├─ 环回测试控制 │
│ ├─ MAC地址配置 │
│ └─ EFUSE读写 │
└─────────────────────────────────┘
五、快速上手关键点
核心入口：
驱动加载：PCI probe（fxgmac_pci_probe）→ 硬件初始化 → 注册 netdev；
数据收发：NAPI 轮询（fxgmac_rx_poll/fxgmac_tx_poll）是核心；
调试配置：fxgmac_netdev_ops_ioctl是用户层控制入口。
关键调试点：
环回测试：通过FXGMAC_DFS_IOCTL_DIAG_BEGIN开启，抓包验证收发；
MAC 地址：FXGMAC_GET/SET_MAC_DATA读写 EFUSE 中的 MAC；
TX 挂死：关注FXGMAC_TX_HANG_TIMER_ENABLED相关逻辑，排查硬件卡死；
描述符环：ring->cur/ring->dirty指针是否正常推进（异常则收发异常）。
核心宏定义：
FXGMAC_MAX_DBG_BUF_LEN：调试缓冲区大小；
FXGMAC_TX_DESC_MIN_FREE：TX 队列唤醒阈值；
FXGMAC_EPHY_LOOPBACK_DETECT_ENABLED：开启 PHY 环回检测；
FXGMAC_NOT_USE_PAGE_MAPPING：关闭页映射（影响 skb 创建方式）。
异常排查：
收不到包：检查 RX 描述符是否初始化、PHY 链路是否 UP、中断是否注册；
发不出包：检查 TX 描述符 OWN 位、硬件是否复位、队列是否暂停；
MAC 地址失效：检查 EFUSE 读写是否成功（FXGMAC_GET_MAC_DATA）。
