理论知识

在Linux上面如果想要操作硬件，需要先把物理地址转换成虚拟地址。因为Linux使能了MMU，所以我们在Linux上不能直接操作物理地址。

1、使能了MMU以后有什么好处呢？

• 让虚拟地址成立可能。
• 可以让系统更加安全，因为有了MMU，我们上层应用看到的内存都是虚拟内存，我们的应用就不能直接访问硬件，所以这样就保证了系统安全。

2、MMU非常复杂，那么我们如何完成物理地址到虚拟地址的转换呢？

内核给我们提供了相关的函数。

函数声明的地方：include/asm-generic/io.h

static inline void __iomem *ioremap(phys_addr_t offset, size_t size);

参数：

• phys_addr_t offset：映射物理地址的起始地址。
• size_t size：要映射多大的内存空间。
• 返回值：
  • 成功：返回虚拟地址的首地址。
  • 失败：返回NULL。

static inline void iounmap(void __iomem *addr);

参数：

• addr：要取消映射的虚拟地址的首地址。

注意：物理地址只能被映射一次，多次映射会失败。

3、如何查看哪些物理地址被映射过了呢？

可以使用命令cat /proc/iomem来查看。

实例(RK3568)

led.c

/** @Descripttion: 基于杂项设备的LED驱动* @version: * @Author: * @Date: 2021-02-23 13:54:49*/
#include <linux/init.h>         //初始化头文件
#include <linux/module.h>       //最基本的文件，支持动态添加和卸载模块。
#include <linux/miscdevice.h>   //包含了miscdevice结构的定义及相关的操作函数。
#include <linux/fs.h>           //文件系统头文件，定义文件表结构（file,buffer_head,m_inode等）
#include <linux/uaccess.h>      //包含了copy_to_user、copy_from_user等内核访问用户进程内存地址的函数定义。
#include <linux/io.h>           //包含了ioremap、iowrite等内核访问IO内存等函数的定义。
#include <linux/kernel.h>		//驱动要写入内核，与内核相关的头文件#define GPIO_DR 0xfdd60000     //LED物理地址，通过查看原理图得知unsigned int *vir_gpio_dr;     //存放映射完的虚拟地址的首地址
/*** @name: misc_read* @test: 从设备中读取数据，当用户层调用函数read时，对应的，内核驱动就会调用这个函数。* @msg: * @param {structfile} *file file结构体* @param {char__user} *ubuf 这是对应用户层的read函数的第二个参数void *buf* @param {size_t} size 对应应用层的read函数的第三个参数* @param {loff_t} *loff_t 这是用于存放文件的偏移量的，回想一下系统编程时，读写文件的操作都会使偏移量往后移。* @return {*} 当返回正数时，内核会把值传给应用程序的返回值。一般的，调用成功会返回成功读取的字节数。
如果返回负数，内核就会认为这是错误，应用程序返回-1*/
ssize_t misc_read (struct file *file, char __user *ubuf, size_t size, loff_t *loff_t)
{printk("misc_read\\n ");return 0;
}
/*** @name: misc_write* @test: 往设备写入数据，当用户层调用函数write时，对应的，内核驱动就会调用这个函数。* @msg: * @param {structfile} * filefile结构体* @param {constchar__user} *ubuf 这是对应用户层的write函数的第二个参数const void *buf* @param {size_t} size 对应用户层的write函数的第三个参数count。* @param {loff_t} *loff_t 这是用于存放文件的偏移量的，回想一下系统编程时，读写文件的操作都会使偏移量往后移。* @return {*} 当返回正数时，内核会把值传给应用程序的返回值。一般的，调用成功会返回成功读取的字节数。如果返回负数，内核就会认为这是错误，应用程序返回-1。*/
ssize_t misc_write (struct file *file, const char __user *ubuf, size_t size, loff_t *loff_t)
{	/*应用程序传入数据到内核空间，然后控制蜂鸣器的逻辑，在此添加*/// kbuf保存的是从应用层读取到的数据char kbuf[64] = {0};// copy_from_user 从应用层传递数据给内核层if(copy_from_user(kbuf,ubuf,size)!= 0) {// copy_from_user 传递失败打印printk("copy_from_user error \\n ");return -1;}//打印传递进内核的数据printk("kbuf is %d\\n ",kbuf[0]); if(kbuf[0]==1) //传入数据为1 ,LED亮{*vir_gpio_dr = 0x80008000; }else if(kbuf[0]==0) //传入数据为0，LED灭*vir_gpio_dr = 0x80000000;return 0;
}
/*** @name: misc_release* @test: 当设备文件被关闭时内核会调用这个操作，当然这也可以不实现，函数默认为NULL。关闭设备永远成功。* @msg: * @param {structinode} *inode 设备节点* @param {structfile} *file filefile结构体* @return {0}*/
int misc_release(struct inode *inode,struct file *file){printk("hello misc_relaease bye bye \\n ");return 0;
}
/*** @name: misc_open* @test: 在操作设备前必须先调用open函数打开文件，可以干一些需要的初始化操作。* @msg: * @param {structinode} *inode 设备节点* @param {structfile} *file filefile结构体* @return {0}*/
int misc_open(struct inode *inode,struct file *file){printk("hello misc_open\\n ");return 0;
}
//文件操作集
struct file_operations misc_fops={.owner = THIS_MODULE,.open = misc_open,.release = misc_release,.read = misc_read,.write = misc_write,
};
//miscdevice结构体
struct miscdevice  misc_dev = {.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,.name = "hello_misc",.fops = &misc_fops,
};
static int misc_init(void)
{int ret;//注册杂项设备ret = misc_register(&misc_dev);if(ret<0){printk("misc registe is error \\n");}printk("misc registe is succeed \\n");//将物理地址转化为虚拟地址vir_gpio_dr = ioremap(GPIO_DR,4);if(vir_gpio_dr == NULL){printk("GPIO_DR ioremap is error \\n");return EBUSY;}printk("GPIO_DR ioremap is ok \\n");	return 0;
}
static void misc_exit(void){//卸载杂项设备misc_deregister(&misc_dev);iounmap(vir_gpio_dr);printk(" misc gooodbye! \\n");
}
module_init(misc_init);
module_exit(misc_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

app.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>int main(int argc,char *argv[])
{int fd;char buf[64] = {0};//定义buf缓存//打开设备节点fd = open("/dev/hello_misc",O_RDWR);if(fd < 0){//打开设备节点失败perror("open error \\n"); return fd;}// atoi()将字符串转为整型，这里将第一个参数转化为整型后，存放在buf[0]中buf[0] = atoi(argv[1]);//把缓冲区数据写入文件中write(fd,buf,sizeof(buf));  printf("buf is %d\\n",buf[0]); close(fd);return 0;
}