6. ioremap() 函数解析

Posted 2020-11-21 ocean-star

1、基础概念
几乎每一种外设都是通过读写设备上的寄存器来进行的，通常包括控制寄存器，状态寄存器和数据寄存器三大类。外设的寄存器通常被连续的编址。根据CPU体系结构的不同，CPU对IO端口的编制方式有两种。

* I/O映射方式（I/O-mapped）

典型的，如x86处理器为外设专门实现了一个单独的地址空间，称为“I/O地址空间”或者“I/O端口空间”，CPU通过专门的I/O指令（如X86的IN和OUT指令）来访问这一空间中的地址单元。

* 内存映射方式（memory-mapped）

RISC指令系统的CPU如ARM通常只实现一个物理地址空间，外设IO端口称为内存的一部分。此时，CPU可以像访问一个内存单元那样访问外设IO端口，而不需要设立专门的外设IO指令。
但是这两种在硬件实现上的差异对软件来说是完全透明的，驱动程序开发人员可以将外设映射方式的IO端口和外设内存统一看作是“IO内存”资源。
一般来说，在系统运行时，外设的IO内存资源的物理地址是已知的，有硬件的设计决定。但是CPU通常并没有为这些已知的外设IO内存资源的物理地址定义虚拟地址范围，驱动程序并不能直接通过物理地址访问IO内存资源，而必须将他们通过页表映射到核心虚地址空间内 ，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。
linux在io.h头文件中声明了函数ioremap，用来将IO内存资源的物理地址映射到核心虚地址空间(3GB-4GB)中（这里是内核空间）

1.1、ioremap函数
ioremap宏定义在asm/io.h内：

__ioremap函数原型为(arm/mm/ioremap.c)：

该函数返回映射后内核虚拟地址（3G-4G），介质就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。
1.1、iounmap函数
iounmap函数用于取消ioremap（）所做的映射，原型如下：

2、 ioremap() 相关函数解析
在将I/O内存资源的物理地址映射成核心虚地址后，理论上讲我们就可以象读写RAM那样直接读写I/O内存资源了。为了保证驱动程序的跨平台的可移植性，我们应该使用Linux中特定的函数来访问I/O内存资源，而不应该通过指向核心虚地址的指针来访问。
读写I/O的函数如下所示：
2.1 writel()
writel()往内存映射的 I/O 空间上写数据，wirtel() I/O 上写入 32 位数据 (4字节)。

2.2 readl()
readl() 从内存映射的 I/O 空间上读数据,readl 从 I/O 读取 32 位数据 ( 4 字节 )。