linux下的/dev/mem设备认识和使用
最近在为了读取一个寄存器的值动心思时，突然发现，一个好用的工具”r”,源码附上：
#include ]\n" );
return -1;
}
int r_main(int argc, char *argv[])
{
if(argc < 2) return usage();
int width = 4;
if(!strcmp(argv[1], "-b")) {
width = 1;
argc--;
argv++;
} else if(!strcmp(argv[1], "-s")) {
width = 2;
argc--;
argv++;
}
if(argc < 2) return usage();
uintptr_t addr = strtoptr(argv[1], 0, 16);
uintptr_t endaddr = 0;
char* end = strchr(argv[1], '-');
if (end)
endaddr = strtoptr(end + 1, 0, 16);
if (!endaddr)
endaddr = addr + width - 1;
if (endaddr <= addr) {
fprintf(stderr, "end address <= start address\n");
return -1;
}
bool set = false;
uint32_t value = 0;
if(argc > 2) {
set = true;
value = strtoul(argv[2], 0, 16);
}
int fd = open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC);
if(fd < 0) {
fprintf(stderr,"cannot open /dev/mem\n");
return -1;
}
off64_t mmap_start = addr & ~(PAGE_SIZE - 1);
size_t mmap_size = endaddr - mmap_start + 1;
mmap_size = (mmap_size + PAGE_SIZE - 1) & ~(PAGE_SIZE - 1);
void* page = mmap64(0, mmap_size, PROT_READ | PROT_WRITE,
MAP_SHARED, fd, mmap_start);
if(page == MAP_FAILED){
fprintf(stderr,"cannot mmap region\n");
return -1;
}
while (addr <= endaddr) {
switch(width){
case 4: {
uint32_t* x = (uint32_t*) (((uintptr_t) page) + (addr & 4095));
if(set) *x = value;
fprintf(stderr,"%08"PRIxPTR": %08x\n", addr, *x);
break;
}
case 2: {
uint16_t* x = (uint16_t*) (((uintptr_t) page) + (addr & 4095));
if(set) *x = value;
fprintf(stderr,"%08"PRIxPTR": %04x\n", addr, *x);
break;
}
case 1: {
uint8_t* x = (uint8_t*) (((uintptr_t) page) + (addr & 4095));
if(set) *x = value;
fprintf(stderr,"%08"PRIxPTR": %02x\n", addr, *x);
break;
}
}
addr += width;
}
return 0;
}简单好用不是！
秉承研究一下的思想，看了一下/dev/mem和mmap读写linux内存的通用C代码及原理。
附上一个mem这个字符驱动的源码：
/*
* linux/drivers/char/mem.c
*
* Copyright (C) 1991, 1992 Linus Torvalds
*
* Added devfs support.
* Jan-11-1998, C. Scott Ananian
* Shared /dev/zero mmapping support, Feb 2000, Kanoj Sarcar
*/
#include 利用/dev/mem和mmap导出系统物理地址，免去了用户虚拟地址到内核逻辑地址的繁琐拷贝，提升效率。
注意：如果地址不是一个有效物理地址（处理器地址空间分布中该地址没用），mmap建立该物理地址与用户空间虚拟地址的映射，填TLB，CPU经过TLB翻译后去访问该不存在的物理地址访问就有可能导致CPU挂掉。
内核中定义了4个变量来表示内核一些基本的物理地址和虚拟地址，如下：
KERNELBASE 内核的起始虚拟地址，
PAGE_OFFSET 低端内存的起始虚拟地址，一般是0xc0000000
PHYSICAL_START 内核的起始物理地址，
MEMORY_START 低端内存的起始物理地址，
内核在启动过程中对于lowmem的静态映射，就是以上述的物理地址和虚拟地址的差值进行线性映射的。
所以__pa __va转换的是线性映射的内存部分，也就是lowmem。
所以kmem映射的是lowmem，如果cmdline参数中mem=512M，这就意味着通过kmem的mmap最多可以访问内核地址空间开始的512M内存。
对于超过lowmem范围，访问highmem，如果使用__pa访问，由于highmem是动态映射的，其映射关系不是线性的那么简单了，根据__pa获取的物理地址与我们想要的内核虚拟地址是不对应的。
一个简单GPIO的应用层驱动：
int main(int argc, char *argv[])
{
int mfd;
unsigned int val=0, last_val;
void *base;
char *sys_pinstaterd;
time_t t_now, t_old;
int flag_issued = 0;
#if 0
// uncomment these to make the program a daemon.
pid_t pid;
int i;
if ( (pid=fork())<0)
return -1;
else if (pid!=0)
exit(0);
setsid();
chdir("/");
umask(0);
for (i=0;i<256;i++)
close(i);
#endif
// open the memery mapped file.
mfd=open("/dev/mem", O_RDWR);
if (mfd < 0){
printf("Cannot open /dev/mem.\n");
exit(-1);
}
// Initialize the map
base = mmap( NULL, 0x130, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, mfd, 0x1fe00000);
if ( base < 0){
exit(-1);
}
sys_pinstaterd = base + 0x011c;
// init the temperay variables
t_now=t_old=time(NULL);
last_val = 0;
while(1)
{
val = *( (volatile unsigned int*)sys_pinstaterd );
val = (val&0x4) ? 1:0;
printf("\tgpio 7 stat=%x.\n", val);
if (val){
// the button is pressed down !!
if ( last_val==0 ){
// starting time of press, log the time
t_old = time(NULL);
last_val=1;
printf("Button Down\n");
}else {
// already pressed down! let's count the time!
t_now = time(NULL);
if (t_now-t_old>=TIME_OUT && flag_issued==0){
// Pressed LONG ENOUGH, issue the handler script!!
flag_issued = 1;
longtu_timeout();
}
}
}else{
// No button pressed.
if (flag_issued){
flag_issued = 0;
printf("Button UP.\n");
}
}
last_val = val;
usleep(100);
}
munmap(base, 0x000);
close(mfd);
return 0;
}写在应用层的物理地址操作。快速开发的一个方法。