VirtualCopy详细介绍

来源：互联网发布：java 使用redis教程编辑：程序博客网时间：2024/04/29 15:05

Windows CE下操作GPIO的方法 发布日期：2007-5-28 14:16:27 作者：出处：http://szhxy.gliet.edu.cn/qxgl/Blog/article.aspx?uid=wogo&id=21390

Windows CE下操作GPIO的方法(以ARM9 S3C2410为例)

GPIO 是ARM芯片最基本的输入输出通道，在ADS下操作就是一个单片机工作，直接读写其寄存器。在ARM9平台上，Windows CE系统将GPIO的实地址(例如2410的GPIO的基地址为0x56000000)映射到虚拟地址空间（GPIO对应为0xB1600000），这样，通过对这段虚拟地址空间的操作，就能够完成对GPIO或者其他片内资源的控制、输入输出工作。
要操作一个平台的GPIO，在其对应BSP中按照基地址，找到虚拟地址，并且找到方便操作这个地址的数据结构就可以了，关键函数就是VirtualAlloc和VirtualCopy。并且CE的方便之处就是用户态的应用程序仍然可以使用这两个函数来访问所有这些虚拟空间，对于不太复杂的程序，甚至可以省略写驱动直接在应用程序中操作，其实在CE6之前，这些驱动也是工作在用户态的。
下面以操作Samsung S3C2410的GPIO为例，讲述这个步骤：
1.首先在BSP中的s2410.h文件，找到虚拟地址映射以及操作GPIO的寄存器结构体(这个在自己制作一些特殊设备的BSP时，会依据需要而发生更改)
//
// Registers : I/O port
//

#define IOP_BASE      0xB1600000 // 0x56000000
typedef struct {
    unsigned int rGPACON; // 00
    unsigned int rGPADAT;
    unsigned int rPAD1[2];

    unsigned int rGPBCON; // 10
    unsigned int rGPBDAT;
    unsigned int rGPBUP;
    unsigned int rPAD2;

    unsigned int rGPCCON; // 20
    unsigned int rGPCDAT;
    unsigned int rGPCUP;
    unsigned int rPAD3;

    unsigned int rGPDCON; // 30
    unsigned int rGPDDAT;
    unsigned int rGPDUP;
    unsigned int rPAD4;

    unsigned int rGPECON; // 40
    unsigned int rGPEDAT;
    unsigned int rGPEUP;
    unsigned int rPAD5;

    unsigned int rGPFCON; // 50
    unsigned int rGPFDAT;
    unsigned int rGPFUP;
    unsigned int rPAD6;

    unsigned int rGPGCON; // 60
    unsigned int rGPGDAT;
    unsigned int rGPGUP;
    unsigned int rPAD7;

    unsigned int rGPHCON; // 70
    unsigned int rGPHDAT;
    unsigned int rGPHUP;
    unsigned int rPAD8;

    unsigned int rMISCCR; // 80
    unsigned int rDCKCON;
    unsigned int rEXTINT0;
    unsigned int rEXTINT1;
    unsigned int rEXTINT2; // 90
unsigned int rEINTFLT0;
unsigned int rEINTFLT1;
unsigned int rEINTFLT2;
unsigned int rEINTFLT3; // A0
unsigned int rEINTMASK;
unsigned int rEINTPEND;
unsigned int rGSTATUS0; // AC
unsigned int rGSTATUS1; // B0
unsigned int rGSTATUS2; // B4
unsigned int rGSTATUS3; // B8
unsigned int rGSTATUS4; // BC

}IOPreg;
将这些复制备用。

2.在EVC中建立一个应用程序工程，由于VirtualCopy函数没有在头文件中定义，但是在coredll.lib里面提供了符号连接，所以我们这里直接添加一个函数定义就OK了。
#ifdef __cplusplus
extern "C"
{
#endif

BOOL VirtualCopy( LPVOID, LPVOID, DWORD, DWORD );

#ifdef __cplusplus
}
#endif
同时将步骤1里面的定义复制到这里。

3.按照驱动程序里面操作的方法在应用程序中写GPIO操作函数
(1)定义一个寄存器结构体变量
volatile IOPreg *v_pIOPRegs;
(2)给这个变量分配空间并且映射到寄存器的空间上
v_pIOPRegs = (volatile IOPreg*)VirtualAlloc(0, sizeof(IOPreg), MEM_RESERVE, PAGE_NOACCESS);
if (v_pIOPRegs == NULL)
{
DEBUGMSG (1,(TEXT("v_pIOPRegs is not allocated/n/r")));
return TRUE;
}
if (!VirtualCopy((PVOID)v_pIOPRegs, (PVOID)IOP_BASE, sizeof(IOPreg), PAGE_READWRITE|PAGE_NOCACHE)) {
DEBUGMSG (1,(TEXT("v_pIOPRegs is not mapped/n/r")));
return TRUE;
}
DEBUGMSG (1,(TEXT("v_pIOPRegs is mapped to %x/n/r"), v_pIOPRegs));
这3个步骤之后，对v_pIOPRegs的操作将直接和GPIO的寄存器关联
例如：设置GPB的控制寄存器为全部Output
v_pIOPRegs->rGPBCON=0x155555;
设置GPB的数据寄存器输出高电平
v_pIOPRegs->rGPBDAT=0x3FF;

更多的操作，需要查阅ARM的datasheet以及WINCE的BSP源码完成。

对于非ARM的平台，在CE下操作，也可以参考这个思路。

WINCE下I/O操作基础 发布日期：2007-5-10 12:16:06   作者：   出处：  对外设进行 I/O 操作实际上也就是读写外设的寄存器,而我们通常使用的X86或者ARM处理器在硬件上决定了wince系统启动后,无法直接访问物理地址,因此需要做一些工作来实现I/O操作.

首先要理解 windows CE 下的地址映射机制。 wince有两种地址：物理地址和虚拟地址．不同架构的 CPU 硬件上的区别导致地址映射也不同。ＭＩＰＳ和ＳＨ x 处理器，不采用ＭＭＵ，直接在ＣＰＵ和内核里定义 1G 的物理地址；而Ｘ８６和ＡＲＭ带有 MMU 单元，在 OEMAddressTable 中定义物理地址到虚拟地址间的映射关系或者是ＯＳ启动后调用 CreateStaticMapping 和 NKCreateStaticMapping 来实现从虚拟地址到物理地址的静态映射．经过静态映射的地址，可以由操作系统内核用于 ISR 访问设备。如果我们要在应用程序中访问外设，必须在物理地址和虚拟地址间建立动态映射关系，我们可以使用 VirtualAlloc 和 VirtualCopy （或者直接调用 MmmapIoSpace 函数）来实现。

其次，如果是操作通过总线挂接的 I/O 或者存储器，必须先把总线地址转化成 CPU 上的系统地址，再做物理地址到虚拟地址的映射。这里需要查 CPU 的 Datasheet ，找出所要操作的I/O地址.先调用 HALTranslateBusAddress( )把总线地址转化成CPU上的系统地址, 再调用 MmmapIoSpace 函数实现虚实映射；也可以使用 TransBusAddrToVirtual （）直接把总线上的地址转化成系统的虚拟地址。

第三，在一般的应用程序中访问 I/O 是访问它的缓存段虚拟地址，而驱动中必须访问无缓存段虚拟地址。简单来说无缓存段虚拟地址 = 缓存段虚拟地址 +0x20000000 。

    总结起来，如果是 wince 内核(如HAL)访问外部 I/O ，只需要在 OEMAddressTable 中定义物理地址到虚拟地址间的映射关系就可以了；如果是应用程序或者驱动要访问 I/O ，要做的工作包括： 1 。在 CPU 物理地址和虚拟地址间做一个动态映射， 2 。对虚拟地址进行操作。

在X86和ARM架构的CPU中,wince访问系统内存的方法随程序所属模式层次的不同而有所区别.
  1.在系统内核模式下(kernel mode),在OAL层访问,只需要在OEMAddressTable 中做静态的虚实地址映射就可以了.例如X86架构的映射表格式如下:
   ; OEMAddressTable defines the mapping between Physical and Virtual Address  // 定义4GB的虚拟地址和512MB存储的映射关系
   ;   o MUST be in a READONLY Section
   ;   o First Entry MUST be RAM, mapping from 0x80000000 -> 0x00000000
   ;   o each entry is of the format ( VA, PA, cbSize )
   ;   o cbSize must be multiple of 4M
   ;   o last entry must be (0, 0, 0)
   ;   o must have at least one non-zero entry
   ; RAM 0x80000000 -> 0x00000000, size 64M       //把物理地址为0x00000000映射到虚拟地址为 0x80000000 处
   dd  80000000h,    0,   04000000h
   ; FLASH and other memory, if any
   ; dd  FlashVA,      FlashPA,    FlashSize
   ; Last entry, all zeros
   dd  0   0   0
2.在驱动或应用程序(user mode)中访问RAM,既可以通过OEMAddressTable+VirtualCopy方式,也可以直接用MmMapIoSpace函数建立物理地址到当前进程虚拟地址的映射关系.
经过OEMAddressTable,实现的只是CPU物理地址到OS内核层虚拟地址的一次映射,如果需要在普通的应用程序中访问内存,还要再用VirtuaAlloc+VirtualCopy做一个内核到当前进程的二次映射(有一种情况例外，就是你的OS被配置成Full Kernel Mode，这时任何应用程序都可以访问OS内核地址).
     简单说明几个关键函数:
     VirtualAlloc用于在当前进程的虚拟地址空间中保留或者提交空间，在保留时以64KB为单位，提交时以4KB为单位。其函数原型为

LPVOID VirtualAlloc(

  LPVOID lpAddress,  // 分配虚拟地址的起始指针

  DWORD dwSize,     // 大小，以字节为单位

  DWORD flAllocationType, // 类型，设为MEM_RESERVE

  DWORD flProtect    //  存取保护，设为PAGE_NOACCESS

);

  c：

  BOOL VirtualCopy(

  LPVOID lpvDest,         // 虚拟目的地址指针，接受VirtualAlloc的返回值

  LPVOID lpvSrc,         // 源物理地址指针

  DWORD cbSize,          // 大小必须与虚拟地址相同

  DWORD fdwProtect  // 存取保护类型

);

这里需要注意的是 fdwProtect 参数。如果是驱动程序访问，需要设置为 PAGE_NOCACHE ，以访问无缓存段虚拟地址。如果映射的物理地址范围在 0x1FFFFFFF 之上，必须使用 PAGE_PHYSICAL ，此时必须把 lpvSrc 右移八位，实现地址对齐。（这是由内核中 VirtualCopy 的实现决定的，在那个函数中会判断如果是 PAGE_PHYSICAL 就将 PHYSADDR 左移 8 位移回来，源代码位于 private/winceos/coreos/nk/kernel 目录下的 virtmem.c中的DoVirtualCopy ）

      MmMapIoSpace 用来把物理地址直接映射到与进程无关的虚拟地址上。函数原型为

PVOID MmMapIoSpace(

  PHYSICAL_ADDRESS PhysicalAddress,

  ULONG NumberOfBytes,

  BOOLEAN CacheEnable

);

  一个使用 VirtualAlloc+Copy 的例子：把物理地址为 0x10000000 的单元映射到虚拟地址空间中。

#include <windows.h>



#define PHYSADDR  ((PVOID)0x10000000)

// PHYSADDR is the physical address of the peripheral

// registers



#define SIZE  (4800*4)



LPVOID lpv;

BOOL bRet;



lpv = VirtualAlloc(0, SIZE, MEM_RESERVE, PAGE_NOACCESS);

// For a user mode driver, always leave the first

// parameter 0 and use only the flags MEM_RESERVE

// and PAGE_NOACCESS Check the return value: lpv == 0

// is an error



printf(TEXT("VirtualAlloc reservation @%8.8lx/r/n"), lpv);

bRet = VirtualCopy(lpv, PHYSADDR>>8, SIZE, PAGE_READWRITE | PAGE_NOCACHE | PAGE_PHYSICAL);

// The lpv parameter is the virtual address returned

// by VirtualAlloc().

// Always use PAGE_NOCACHE */



// Check the return value: bRet ==0 is an error */

printf(TEXT("VirtualCopy returned: %d/r/n"), bRet);



// At this point lpv is a virtual address which maps

// the I/O registers

// at PHYSADDR for SIZE bytes */