知识背景:虚拟内存系统通过将虚拟内存分割为称作虚拟页(Virtual Page,VP)大小固定的块,一般情况下,每个虚拟页的大小默认是4096字节。同样的,物理内存也被分割为物理页(Physical Page,PP),也为4096字节
1、ioremap
ioremap宏定义在asm/io.h内:
#define ioremap(cookie,size) __ioremap(cookie,size,0)
__ioremap函数原型为(arm/mm/ioremap.c):
void __iomem * __ioremap(unsigned long phys_addr, size_t size, unsigned long flags);
参数:
phys_addr:要映射的起始的IO地址
size:要映射的空间的大小,单位是字节
flags:要映射的IO空间和权限有关的标志
该函数返回映射后的内核虚拟地址(3G-4G). 接着便可以通过读写该返回的内核虚拟地址去访问之这段I/O内存资源。
使用场合:常使用在映射CPU外围控制器、寄存器的地址。
注意:1、 ioremap是页映射,即物理地址所在的页,全都都进行了映射。
2、 同一物理地址进行多次ioremap,虽然映射后的虚拟地址不同,但是都会指向同一物理地址。
参考链接1
RISC指令系统的CPU(如ARM、PowerPC等)通常只实现一个物理地址空间,外设I/O端口成为内存的一部分。此时,CPU可以象访问一个内存单元那样访问外设I/O端口,而不需要设立专门的外设I/O指令。,在系统运行时,外设的I/O内存资源的物理地址是已知的,由硬件的设计决定。但是CPU通常并没有为这些已知的外设I/O内存资源的物理地址预定义虚拟地址范围,驱动程序并不能直接通过物理地址访问I/O内存资源,而必须将它们映射到核心虚地址空间内(通过页表),然后才能根据映射所得到的核心虚地址范围,通过访内指令访问这些I/O内存资源。
参考链接2
每个外设都是通过读写其寄存器来控制的。外设寄存器也称为I/O端口,通常包括:控制寄存器、状态寄存器和数据寄存器三大类。根据访问外设寄存器的不同方式,可以把CPU分成两大类。一类CPU(如M68K,Power PC等)把这些寄存器看作内存的一部分,寄存器参与内存统一编址,访问寄存器就通过访问一般的内存指令进行,所以,这种CPU没有专门用于设备I/O的指令。这就是所谓的“I/O内存”方式。另一类CPU(典型的如X86),将外设的寄存器看成一个独立的地址空间,所以访问内存的指令不能用来访问这些寄存器,而要为对外设寄存器的读/写设置专用指令,如IN和OUT指令。这就是所谓的“ I/O端口”方式。但是,用于I/O指令的“地址空间”相对来说是很小的,如x86 CPU的I/O空间就只有64KB(0-0xffff)。
1,IO空间:X86一个特有的空间,与内存空间独立的空间,同样利用IO空间可以操作数据,只不过是利用对应的IO端口操作函数,例如inb(), inbw(), inl(); outb(), outw(), outl()等。
2,内存空间:内存地址的寻址范围,例如32位操作系统内存空间为2的32次幂,即4G。
3,IO端口:当外部寄存器或内存映射到IO空间时,即只能用IO端口操作函数进行数据读写,称为IO端口。
4,IO内存:当外部寄存器或内存映射到内存空间时,即使用访问内存的方式对外部寄存器或者内存进行读写操作。
https://www.cnblogs.com/reality-soul/p/6126382.html
https://www.cnblogs.com/reality-soul/p/6126376.html
2、 phys_to_virt
phys_to_virt 是将已经映射的物理内存的地址转换为虚拟地址。
#define phys_to_virt(vaddr) ((void *)((unsigned long)(vaddr)+PAGE_OFFSET))
vaddr = paddr + PAGE_OFFSET,说明这段内存是直接映射区的,即高端内存之下的部分。
例如物理地址为: 0x0 ~ 0xA000000 对应的虚拟地址为 0xc0000000 ~ 0xc0A00000,实现连续物理地址的转换。
原文链接:https://blog.csdn.net/u012627502/article/details/40429701
3、mmap
mmap将一个文件或者其它对象映射进内存。
头文件:#include
定义函数:void *mmap(void *start, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offsize);
函数说明:mmap()用来将某个文件内容映射到内存中,对该内存区域的存取即是直接对该文件内容的读写。
参数 说明
start 指向欲对应的内存起始地址,通常设为NULL,代表让系统自动选定地址,对应成功后该地址会返回。
length 代表将文件中多大的部分对应到内存。
prot 代表映射区域的保护方式,有下列组合:
PROT_EXEC 映射区域可被执行;
PROT_READ 映射区域可被读取;
PROT_WRITE 映射区域可被写入;
PROT_NONE 映射区域不能存取。
flags 会影响映射区域的各种特性:
MAP_FIXED 如果参数 start 所指的地址无法成功建立映射时,则放弃映射,不对地址做修正。通常不鼓励用此旗标。
MAP_SHARED 对应射区域的写入数据会复制回文件内,而且允许其他映射该文件的进程共享。
MAP_PRIVATE 对应射区域的写入操作会产生一个映射文件的复制,即私人的"写入时复制" (copy on write)对此区域作的任何修改都不会写回原来的文件内容。
MAP_ANONYMOUS 建立匿名映射,此时会忽略参数fd,不涉及文件,而且映射区域无法和其他进程共享。
MAP_DENYWRITE 只允许对应射区域的写入操作,其他对文件直接写入的操作将会被拒绝。
MAP_LOCKED 将映射区域锁定住,这表示该区域不会被置换(swap)。
在调用mmap()时必须要指定MAP_SHARED 或MAP_PRIVATE。
fd open()返回的文件描述词,代表欲映射到内存的文件。
offset 文件映射的偏移量,通常设置为0,代表从文件最前方开始对应,offset必须是分页大小的整数倍。
返回值:若映射成功则返回映射区的内存起始地址,否则返回MAP_FAILED(-1),错误原因存于errno 中。
错误代码:
EBADF 参数fd 不是有效的文件描述词。
EACCES 存取权限有误。如果是MAP_PRIVATE 情况下文件必须可读,使用MAP_SHARED 则要有PROT_WRITE 以及该文件要能写入。
EINVAL 参数start、length 或offset 有一个不合法。
EAGAIN 文件被锁住,或是有太多内存被锁住。
ENOMEM 内存不足。
参考链接1
参考链接2