linux GBSHM驱动调试笔记

来源：互联网发布：数据机房综合布线编辑：程序博客网时间：2024/05/23 02:02

GBSHM驱动调试笔记

2014/11/29

一、DDR内存分配

OMAP3730核心板上的DDR物理内存地址范围从0x80000000到0x85400000，根据framework/include/physaddr.h文件中的定义，从0x85000000到0x85100000的范围内存用作gbshm共享内存存放属主参数。详细定义如下图：

physaddr.h

整个内存的第一块，由操作系统使用，这部分在uboot启动时设定，其他区域不由操作系统直接管理，之后的物理空间用作共享内存使用，它们通过mmap进行管理，应用程序映射到每个进程3G虚拟空间。uboot设定方式如下：

setenv bootargs 'console ttyS0,115200n8 vram 4M omapfb.vram 0:4M omapfb.mode=dvi: omapfb.debug y omapdss.def_disp lcd070mem 100M noinitrd ubi.mtd 4 root ubi0:rootfs rootfstype ubifs'

二、mmap简介

函数原型如下：

void *mmap(void *start, size_t length, int prot, int flags,int fd, off_t offset);

返回说明：

成功执行时，mmap()返回被映射区的指针，失败时，mmap()返回MAP_FAILED[其值为(void *)-1]。每次成功调用mmap()后需要调用munmap()。

参数：

start：映射区的开始地址。

length：映射区的长度。

prot：期望的内存保护标志，不能与文件的打开模式冲突。是以下的某个值，可以通过or运算合理地组合在一起

PROT_EXEC //页内容可以被执行

PROT_READ //页内容可以被读取

PROT_WRITE //页可以被写入

PROT_NONE //页不可访问

flags：指定映射对象的类型，映射选项和映射页是否可以共享。它的值可以是一个或者多个以下位的组合体

MAP_FIXED //使用指定的映射起始地址，如果由start和len参数指定的内存区重叠于现存的映射空间，重叠部分将会被丢弃。如果指定的起始地址不可用，操作将会失败。并且起始地址必须落在页的边界上。

MAP_SHARED //与其它所有映射这个对象的进程共享映射空间。对共享区的写入，相当于输出到文件。直到msync()或者munmap()被调用，文件实际上不会被更新。

MAP_PRIVATE //建立一个写入时拷贝的私有映射。内存区域的写入不会影响到原文件。这个标志和以上标志是互斥的，只能使用其中一个。

MAP_DENYWRITE //这个标志被忽略。

MAP_EXECUTABLE //同上

MAP_NORESERVE //不要为这个映射保留交换空间。当交换空间被保留，对映射区修改的可能会得到保证。当交换空间不被保留，同时内存不足，对映射区的修改会引起段违例信号。

MAP_LOCKED //锁定映射区的页面，从而防止页面被交换出内存。

MAP_GROWSDOWN //用于堆栈，告诉内核VM系统，映射区可以向下扩展。

MAP_ANONYMOUS //匿名映射，映射区不与任何文件关联。

MAP_ANON //MAP_ANONYMOUS的别称，不再被使用。

MAP_FILE //兼容标志，被忽略。

MAP_32BIT //将映射区放在进程地址空间的低2GB，MAP_FIXED指定时会被忽略。当前这个标志只在x86-64平台上得到支持。

MAP_POPULATE //为文件映射通过预读的方式准备好页表。随后对映射区的访问不会被页违例阻塞。

MAP_NONBLOCK //仅和MAP_POPULATE一起使用时才有意义。不执行预读，只为已存在于内存中的页面建立页表入口。

fd：有效的文件描述词。如果MAP_ANONYMOUS被设定，为了兼容问题，其值应为-1。

offset：被映射对象内容的起点。

三、GBSHM驱动

GBSHM作为一个共享设备，是被linux作为字符驱动进行加载的。其主要的实现是mmap()操作函数的编写：

共享内存驱动将指定的物理地址空间通过mmap函数映射到用户空间，具体实现如下：

linux文件系统对mmap函数调用进行处理后，传递给字符设备。字符设备通过实现结构体struct file_operation中定义了设备的mmap函数来对设备物理内存进行映射。

mmap函数的第二个参数struct vm_area_struct是linux内核中，管理虚拟内存的基本单元，它描述的是一段连续的、具有相同访问属性的虚拟内存空间，该虚拟内存空间的大小为物理内存页面的整数倍。

其中第二个参数vma中包含了映射相关的信息：

l vma->vm_start 是Linux系统分配好的虚拟地址。很多时候和应用程序中填写的start一致。

l vma->vm_end 是映射页面结束的地址。

l vma->vm_pgoff是用来指明基于页面的偏移。注意：该偏移是基于页框的，而且是物理地址。如果我们希望把mmap映射到一个实际的IO地址中去，就需要改写本参数。

l vma->vm_page_prot 页面的保护属性。

在mmap函数中，驱动可以调用页面映射函数 remap_pfn_range()来完成地址映射，remap_pfn_range函数的声明如下：

intremap_pfn_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long virt_addr, unsignedlong pfn, unsigned long size, pgprot_t prot);

其中各个参数的含义如下：

l vma 表示页被映射到的虚拟内存区。

l virt_addr是重新映射应当开始的用户虚拟地址，这个函数为虚拟地址范围从 virt_addr 到 virt_addr_size这块空间建立页表。

l pfn表示页帧号，对应虚拟地址应当被映射到的物理地址。这个页帧号简单地将物理地址右移 PAGE_SHIFT 位。大部分使用中，VMA 结构的 vm_paoff 成员正好包含你需要的值，这个函数影响的物理地址范围从(pfn<<PAGE_SHIFT) 到(pfn<<PAGE_SHIFT)+size。

l size是重新映射的区的大小，以字节为单位。

l prot是给新 VMA 要求的"protection"，驱动可使用vma->vm_page_prot

中找到的值。

四、libgbshm.a的实现

1. 对外接口

在libgbshm.h中定义LIBGBSHM_OBJ结构体，并声明以下四个接口函数：

GBSHM_INIT();

//创建并返回LIBGBSHM_OBJ的一个指针句柄。

GBSHM_DESTROY(LIBGBSHM_OBJ*phandle);

//该函数销毁初始化的函数句柄

GBSHM_PARA_GET(LIBGBSHM_OBJ*ptrhandle_gbshm, int cmd, void * ptr, int length);

//该函数获取共享内存的内容