在Linux應用層寫driver驅動程序介紹

剛從vxworks或其他rtos轉到linux的朋友一定對linux下涉及到硬件的操作很不適應，因為在linux的體系結構中不允許應用層直接對物理地址進行訪問，應用看到的都是進程內經過映射的虛擬地址。所以一般的做法是只要涉及到硬件的操作都是設計一個相應的driver，隨後應用程序通過driver提供的文件操作接口去讀寫寄存器或者物理內存。在這裡介紹一種比較折中的方法，即通過特殊的設計使得應用程序可以直接訪問物理地址，這樣就可以省掉編寫驅動程序的工作。

這個方法的核心就是使用mmap函數，mmap是干什麼的呢？它主要實現將絕對的物理地址映射到調用該函數的應用程序進程空間，建立了相關頁表，這樣應用程序就可以通過訪問mmap返回的虛擬地址指針去訪問物理絕對地址了。 下面給出一個代碼實例實現對物理絕對地址的直接讀寫。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <signal.h>
#include <fcntl.h>
#include <ctype.h>
#include <termios.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/mman.h>

#define FATAL do { fprintf(stderr, "Error at line %d, file %s (%d) [%s]\n", \
__LINE__, __FILE__, errno, strerror(errno)); exit(1); } while(0)

#define MAP_SIZE 4096UL
#define MAP_MASK (MAP_SIZE - 1)

int main(int argc, char **argv) {
int fd;
void *map_base, *virt_addr;
unsigned long read_result, writeval;
off_t target;
int access_type = 'w';

if(argc < 2) {
fprintf(stderr, "\nUsage:\t%s { address } [ type [ data ] ]\n"
"\taddress : memory address to act upon\n"
"\ttype : access operation type : yte, [h]alfword, [w]ord\n"
"\tdata : data to be written\n\n",
argv[0]);
exit(1);
}
target = strtoul(argv[1], 0, 0);

if(argc > 2)
access_type = tolower(argv[2][0]);

if((fd = open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC)) == -1) FATAL;
printf("/dev/mem opened.\n");
fflush(stdout);

/* Map one page */
map_base = mmap(0, MAP_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, target & ~MAP_MASK);
if(map_base == (void *) -1) FATAL;
printf("Memory mapped at address %p.\n", map_base);
fflush(stdout);

virt_addr = map_base + (target & MAP_MASK);
switch(access_type) {
case 'b':
read_result = *((unsigned char *) virt_addr);
break;
case 'h':
read_result = *((unsigned short *) virt_addr);
break;
case 'w':
read_result = *((unsigned long *) virt_addr);
break;
default:
fprintf(stderr, "Illegal data type '%c'.\n", access_type);
exit(2);
}
printf("Value at address 0x%X (%p): 0x%X\n", target, virt_addr, read_result);
fflush(stdout);

if(argc > 3) {
writeval = strtoul(argv[3], 0, 0);
switch(access_type) {
case 'b':
*((unsigned char *) virt_addr) = writeval;
read_result = *((unsigned char *) virt_addr);
break;
case 'h':
*((unsigned short *) virt_addr) = writeval;
read_result = *((unsigned short *) virt_addr);
break;
case 'w':
*((unsigned long *) virt_addr) = writeval;
read_result = *((unsigned long *) virt_addr);
break;
}
printf("Written 0x%X; readback 0x%X\n", writeval, read_result);
fflush(stdout);
}

if(munmap(map_base, MAP_SIZE) == -1) FATAL;
close(fd);
return 0;
}