PowerPC架构下Linux系统读写PCI设备
最近需要完成一个linux系统下的PCI驱动程序，然而处理器是PowerPC架构，以为在linux用户态就可以实现，但是发现不行。
上一篇文章中通过I/O端口访问了PCI设备，但是x86家族之外的的处理器都不为端口提供独立的地址空间，因此PowerPC下无法直接通过地址用in/out方法来访问PCI设备。
于是我使用另外一种机制：将PCI设备的空间映射到内存中。
实现思路
- 完成PCI驱动代码，确保特定的PCI设备被linux识别
- 同时 还需要创建一个 字符设备驱动 可以让用户从用户空间传数据
- 先从 用户空间传数据到内核空间 然后 在内核空间操作PCI的内存
- 操作PCI内存的方式 是 读取 bar0的基地址 然后 ioremap 返回的地址 之后就可以在内核空间读写
原理图如下：
PCI驱动
pci驱动代码很简单，我们提供设备ID和厂商ID，并指定数据结构pci_driver中的id_table以及初始化函数probe和移除函数remove。
同时在内核模块加载时调用pci_register_driver 和卸载时调用pci_unregister_driver 函数。一个简单的模板代码如下：
#define PCI_VENDOR_ID_XILINX 0x10ee //change to your pci device
#define PCI_DEVICE_ID_XILINX 0x7021
#define MODULE_NAME "xilinx_7021"
static int __init xilinx_probe(struct pci_dev *pci_dev, const struct pci_device_id *pci_id);
static int xilinx_release(struct inode *inode, struct file *file);
static struct pci_device_id xilinx_pci_tbl [] __initdata = {
{PCI_VENDOR_ID_XILINX, PCI_DEVICE_ID_XILINX, PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID},
{0,}
};
static struct pci_driver xilinx_pci_driver = {
name: MODULE_NAME,
id_table: xilinx_pci_tbl,
probe: xilinx_probe,
remove: xilinx_release
};字符驱动
字符驱动提供了操作设备内存的方法，包括读写，从而用户打开设备后可以方便的读写设备内存。本文不谈及实现linux字符驱动实现的细节，详情可以参考博客：
字符驱动
ioremap
ioremap函数将PCI内存空间转换到内核空间，从而驱动程序可以访问任意的PCI内存地址。因此当我们加载了PCI设备时，我们可以将PCI配置空间的bar0地址保存，之后读写的时候将bar0地址用ioremap函数转换，然后用ioread/iowrite函数进行读写，如下例：
virt_addr =ioremap(bar0_s,bar0_l);
read_result = ioread32(virt_addr+4*size);
iowrite32(writenum,virt_addr+4*size);用户空间代码
用户空间代码相对简单，只要就行代开对应大的字符设备驱动，然后读写即可。代码如下：
int main(int argc, const char *argv[])
{
int fd ;
int n;
fd = open("/dev/dev_driver",O_RDWR);//对应的字符设备名称，由自己定义
if(fd < 0){
perror("Fail ot open");
return -1;
}
printf("open successful ,fd = %d\n",fd);
unsigned long writenum=2112;
n = write(fd,&writenum,sizeof(long));
if(n < 0){
perror("Fail to write");
return -1;
}
printf("write %d bytes!\n",n);
unsigned long read_result;
read(fd,&read_result,sizeof(long));
printf("the my_driver is %d\n",read_result);
return 0;
}完整的代码：
#include "0x%X ",read_result);
if(i %32 == 0) printk("\n");
i+=size;
}
// read 0
read_result = ioread32(virt_addr);
printk("Value at (0x%0x): 0x%X ", virt_addr, read_result);
iowrite32(writenum,virt_addr);
read_result = ioread32(virt_addr);
printk("Written 0x%X; readback %d\n", virt_addr, read_result);
printk("Written 0x%X; readback %0x\n", virt_addr, read_result);
//read +4
read_result = ioread32(virt_addr+4*size);
printk("Value at (0x%0x): 0x%X ", virt_addr+4*size, read_result);
iowrite32(writenum,virt_addr+4*size);
read_result = ioread32(virt_addr+4*size);
printk("Written 0x%X; readback %d\n", virt_addr+4*size, read_result);
printk("Written 0x%X; readback %0x\n", virt_addr+4*size, read_result);
printk("dev_fifo_write success!\n");
}else{
printk("this memeory space can't be used ! \n");
}
}
return sizeof(long);
}
static const struct file_operations fifo_operations = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = dev_fifo_open,
.read = dev_fifo_read,
.write = dev_fifo_write,
};
int __init dev_fifo_init(void)
{
pci_register_driver(&xilinx_pci_driver);
int ret;
struct device *device;
gcd = kzalloc(sizeof(struct mycdev), GFP_KERNEL);
if(!gcd){
return -ENOMEM;
}
dev_num = MKDEV(MAJOR_NUM, 0);
ret = register_chrdev_region(dev_num,1,"dev_driver");
if(ret < 0){
ret = alloc_chrdev_region(&dev_num,0,1,"dev_driver");
if(ret < 0){
printk("Fail to register_chrdev_region\n");
goto err_register_chrdev_region;
}
}
cls = class_create(THIS_MODULE, "dev_driver");
if(IS_ERR(cls)){
ret = PTR_ERR(cls);
goto err_class_create;
}
cdev_init(&gcd->cdev,&fifo_operations);
ret = cdev_add(&gcd->cdev,dev_num,1);
if (ret < 0)
{
goto err_cdev_add;
}
device = device_create(cls,NULL,dev_num,NULL,"dev_driver");
if(IS_ERR(device)){
ret = PTR_ERR(device);
printk("Fail to device_create\n");
goto err_device_create;
}
printk("*******************************\n");
printk("Register dev_fifo to system,ok!\n");
return 0;
err_device_create:
cdev_del(&gcd->cdev);
err_cdev_add:
class_destroy(cls);
err_class_create:
unregister_chrdev_region(dev_num, 1);
err_register_chrdev_region:
return ret;
}
void __exit dev_fifo_exit(void)
{
pci_unregister_driver(&xilinx_pci_driver);
device_destroy(cls,dev_num );
class_destroy(cls);
cdev_del(&gcd->cdev);
unregister_chrdev_region(dev_num, 1);
printk("unregister this fifo module \n");
return;
}
module_init(dev_fifo_init);
module_exit(dev_fifo_exit);