一、?ioremap() 函數基礎概念

?? ? ? 幾乎每一種外設都是通過讀寫設備上的寄存器來進行的，通常包括控制寄存器、狀態寄存器和數據寄存器三大類，外設的寄存器通常被連續地編址。根據CPU體系結構的不同，CPU對IO端口的編址方式有兩種：

a -- I/O 映射方式（I/O-mapped）

? ? ? ?典型地，如X86處理器為外設專門實現了一個單獨的地址空間，稱為"I/O地址空間"或者"I/O端口空間"，CPU通過專門的I/O指令（如X86的IN和OUT指令）來訪問這一空間中的地址單元。

b -- 內存映射方式（Memory-mapped）

　 RISC指令系統的CPU（如ARM、PowerPC等）通常只實現一個物理地址空間，外設I/O端口成為內存的一部分。此時，CPU可以象訪問一個內存單元那樣訪問外設I/O端口，而不需要設立專門的外設I/O指令。

? ? ?但是，這兩者在硬件實現上的差異對于軟件來說是完全透明的，驅動程序開發人員可以將內存映射方式的I/O端口和外設內存統一看作是"I/O內存"資源。

? ? 一般來說，在系統運行時，外設的I/O內存資源的物理地址是已知的，由硬件的設計決定。但是CPU通常并沒有為這些已知的外設I/O內存資源的物理地址預定義虛擬地址范圍，驅動程序并不能直接通過物理地址訪問I/O內存資源，而必須將它們映射到核心虛地址空間內（通過頁表），然后才能根據映射所得到的核心虛地址范圍，通過訪內指令訪問這些I/O內存資源。

? ? ? Linux在io.h頭文件中聲明了函數ioremap（），用來將I/O內存資源的物理地址映射到核心虛地址空間（3GB－4GB）中（這里是內核空間），原型如下：

1、ioremap函數

? ? ?ioremap宏定義在asm/io.h內：

#define ioremap(cookie,size) ? ? ? ? ? __ioremap(cookie,size,0)

__ioremap函數原型為(arm/mm/ioremap.c)：

void __iomem * __ioremap(unsigned long phys_addr, size_t size, unsigned long flags);

參數：

phys_addr：要映射的起始的IO地址

size：要映射的空間的大小

flags：要映射的IO空間和權限有關的標志

該函數返回映射后的內核虛擬地址(3G-4G). 接著便可以通過讀寫該返回的內核虛擬地址去訪問之這段I/O內存資源。

2、iounmap函數

? ? iounmap函數用于取消ioremap（）所做的映射，原型如下：

? ? ?void iounmap(void * addr);

二、?ioremap() 相關函數解析

? ? ? ? 在將I/O內存資源的物理地址映射成核心虛地址后，理論上講我們就可以象讀寫RAM那樣直接讀寫I/O內存資源了。為了保證驅動程序的跨平臺的可移植性，我們應該使用Linux中特定的函數來訪問I/O內存資源，而不應該通過指向核心虛地址的指針來訪問。

讀寫I/O的函數如下所示：

a -- writel()

? ? ???writel()往內存映射的 I/O 空間上寫數據，wirtel() ?I/O 上寫入 32 位數據 (4字節)。

?原型：void writel (unsigned char data , unsigned short addr )

b --?readl()

? ? ? readl() 從內存映射的 I/O 空間上讀數據,readl 從 I/O 讀取 32 位數據 ( 4 字節 )。
?
原型：unsigned char readl (unsigned int addr )

變量 ? ?addr ?是 I/O 地址。

返回值 ： 從 I/O 空間讀取的數值。

具體定義如下：

[cpp]?view plaincopy

#define?readb?__raw_readb??

#define?readw(addr)?__le16_to_cpu(__raw_readw(addr))??

#define?readl(addr)?__le32_to_cpu(__raw_readl(addr))??

#ifndef?__raw_readb??

static?inline?u8?__raw_readb(const?volatile?void?__iomem?*addr)??

{??

????return?*(const?volatile?u8?__force?*)?addr;??

}??

#endif??

???

#ifndef?__raw_readw??

static?inline?u16?__raw_readw(const?volatile?void?__iomem?*addr)??

{??

????return?*(const?volatile?u16?__force?*)?addr;??

}??

#endif??

???

#ifndef?__raw_readl??

static?inline?u32?__raw_readl(const?volatile?void?__iomem?*addr)??

{??

????return?*(const?volatile?u32?__force?*)?addr;??

}??

#endif??

???

#define?writeb?__raw_writeb??

#define?writew(b,addr)?__raw_writew(__cpu_to_le16(b),addr)??

#define?writel(b,addr)?__raw_writel(__cpu_to_le32(b),addr)??

三、使用實例

? ? ? ? 還是拿我們寫PWM驅動的實例來解析

1、這里我們先定義了一些寄存器，這里使用的地址均是物理地址：

[cpp]?view plaincopy

#define?GPD0CON???????0x114000a0????

#define?TIMER_BASE????0x139D0000???????????????

#define?TCFG0?????????0x0000???????????????????

#define?TCFG1?????????0x0004????????????????????????????????

#define?TCON??????????0x0008?????????????????

#define?TCNTB0????????0x000C??????????????

#define?TCMPB0????????0x0010???

2、為了使用內存映射，我們需先定義指針用來保存內存映射后的地址：

[cpp]?view plaincopy

static?unsigned?int?*gpd0con;????

static?void?*timer_base;????

注意：這里timer_base 指針指向的類型設為 void, 主要因為上面使用了地址偏移，使用void 更有利于我們使用；

3、使用ioremap() 函數進行內存映射，并將映射的地址賦給我們剛才定義的指針

[cpp]?view plaincopy

gpd0con?=?ioremap(GPD0CON,4);????

timer_base?=?ioremap(TIMER_BASE,0x14);???

4、得到地址后，可以調用 writel() 、readl() 函數進行相應的操作

[cpp]?view plaincopy

writel?((readl(gpd0con)&~(0xf<<0))?|?(0x2<<0),gpd0con);????

writel?((readl(timer_base?+TCFG0??)&~(0xff<<0))?|?(0xff?<<0),timer_base?+TCFG0);?????

writel?((readl(timer_base?+TCFG1?)&~(0xf<<0))?|?(0x2?<<0),timer_base?+TCFG1?);?????

????

writel?(500,?timer_base?+TCNTB0??);????

writel?(250,?timer_base?+TCMPB0?);????

writel?((readl(timer_base?+TCON?)&~(0xf<<0))?|?(0x2?<<0),timer_base?+TCON?);?????

可以看到，這里先從相應的地址中讀取數據，修改完畢后，再利用writel函數進行數據寫入。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Linux 字符设备驱动开发基础（五）—— ioremap() 函数解析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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