ARM Linux靜態(tài)映射分析 作者:易松華,華清遠(yuǎn)見(jiàn)嵌入式學(xué)院講師。 在華清遠(yuǎn)見(jiàn)上課過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)靜態(tài)映射方面初學(xué)者比較難于掌握和理解,下面分析一下靜態(tài)映射機(jī)制的原理并通過(guò)GPIO和USB、LCD等的靜態(tài)映射作為例子來(lái)說(shuō)明如何通過(guò)這種靜態(tài)映射的方式訪問(wèn)外設(shè)資源。 內(nèi)核提供了一個(gè)重要的結(jié)構(gòu)體struct machine_desc ,這個(gè)結(jié)構(gòu)體在內(nèi)核移植中起到相當(dāng)重要的作用,內(nèi)核通過(guò)machine_desc結(jié)構(gòu)體來(lái)控制系統(tǒng)體系架構(gòu)相關(guān)部分的初始化。machine_desc結(jié)構(gòu)體的成員包含了體系架構(gòu)相關(guān)部分的幾個(gè)最重要的初始化函數(shù),包括map_io,init_irq, init_machine以及phys_io , timer成員等。 machine_desc結(jié)構(gòu)體定義如下: struct machine_desc { machine_desc結(jié)構(gòu)體通過(guò)MACHINE_START宏來(lái)初始化,這里以s3c2410平臺(tái)為例: s3c2410 machine_desc結(jié)構(gòu)體定義如下: 其中的宏MACHINE_START和MACHINE_END定義如下: #define MACHINE_END \ 其中MACH_TYPE_##_type 為GCC擴(kuò)展語(yǔ)法中的字符拼接標(biāo)識(shí),在預(yù)編譯的時(shí)候會(huì)用真正的字符代替,比如我們這里就是MACH_TYPE_SMDK2410 MACHINE_START的使用及各個(gè)成員函數(shù)的的放置位置以及調(diào)用過(guò)程如下: /* arch/include/asm-arm/mach-types.h */ 由上發(fā)現(xiàn),MACHINE_START主要是定義了"struct machine_desc"的類型,放在 section(".arch.info.init"),是初始化數(shù)據(jù),其所占用的內(nèi)存在內(nèi)核起來(lái)之后將會(huì)被釋放。 這里的map_io成員即內(nèi)核提供給用戶的創(chuàng)建外設(shè)I/O資源到內(nèi)核虛擬地址靜態(tài)映射表的接口函數(shù)。map_io成員函數(shù)會(huì)在系統(tǒng)初始化過(guò)程中被調(diào)用,流程如下: 其他主要都在 setup_arch() 中用到。 用戶可以在定義machine_desc結(jié)構(gòu)體時(shí)指定map_io的接口函數(shù),我們也正是這樣做的。 接下來(lái)我們繼續(xù)分析smdk2410_map_io的執(zhí)行過(guò)程,流程如下: smdk2410_map_io-> s3c24xx_init_io(smdk2410_iodesc, ARRAY_SIZE(smdk2410_iodesc)) 下面來(lái)看一下s3c24xx_init_io函數(shù): void __init s3c24xx_init_io(struct map_desc *mach_desc, int mach_size) iotable_init內(nèi)核提供,定義如下: /* 由上知道,smdk2410_map_io最終調(diào)用iotable_init建立映射表。 iotable_init函數(shù)的參數(shù)有兩個(gè):一個(gè)是map_desc類型的結(jié)構(gòu)體,另一個(gè)是該結(jié)構(gòu)體的數(shù)量nr。這里最關(guān)鍵的就是struct map_desc。map_desc結(jié)構(gòu)體定義如下: /* include/asm-arm/mach/map.h */ create_mapping( )函數(shù)就是通過(guò)map_desc提供的信息創(chuàng)建線性映射表的。 這樣的話我們就知道了創(chuàng)建I/O映射表的大致流程為:只要定義相應(yīng)I/O資源的map_desc結(jié)構(gòu)體,并將該結(jié)構(gòu)體傳給iotable_init函數(shù)執(zhí)行,就可以創(chuàng)建相應(yīng)的I/O資源到內(nèi)核虛擬地址空間的映射表了。 我們來(lái)看看s3c2410是怎么定義map_desc結(jié)構(gòu)體的(即上面iotable_init()函數(shù)內(nèi)的s3c_iodesc)。 [arch/arm/mach-s3c2410/cpu.c] IODESC_ENT宏如下: #define IODESC_ENT(x) { (unsigned long)S3C24XX_VA_##x, S3C2410_PA_##x, S3C24XX_SZ_##x, MT_DEVICE } 展開(kāi)后等價(jià)于: static struct map_desc s3c_iodesc[] __initdata = { 至此,我們可以比較清晰看到GPIO被靜態(tài)映射的過(guò)程,由于我們?cè)谇懊娴撵o態(tài)映射中已經(jīng)做好了GPIO的映射,也就是我們寫(xiě)GPIO相關(guān)驅(qū)動(dòng)的時(shí)候可以如下配置引腳的原因: 其實(shí),s3c2410_gpio_cfgpin定義如下: void s3c2410_gpio_cfgpin(unsigned int pin, unsigned int function) if (pin < S3C2410_GPIO_BANKB) { local_irq_save(flags); con = __raw_readl(base + 0x00); __raw_writel(con, base + 0x00); local_irq_restore(flags); 其中,比較關(guān)鍵的一個(gè)地方: #define S3C2410_GPIO_BASE(pin) ((((pin) & ~31) >> 1) + S3C24XX_VA_GPIO) 至此,GPIO的靜態(tài)映射就看得很明白了。 下面來(lái)看其他外設(shè)的靜態(tài)映射: 在s3c24xx_init_io()函數(shù)中,除了iotable_init()以為,還會(huì)在最后調(diào)用, 而CPU的這個(gè)map_io在arch/arm/mach-s3c2410/cpu.c里面定義如下: static struct cpu_table cpu_ids[] __initdata = { 再查看s3c2410_map_io(),函數(shù)代碼如下: void __init s3c2410_map_io(struct map_desc *mach_desc, int mach_size) iotable_init(s3c2410_iodesc, ARRAY_SIZE(s3c2410_iodesc)); 接下來(lái)看結(jié)構(gòu)s3c2410_iodesc [arch/arm/mach-s3c2410/s3c2410.c],代碼如下, /* Initial IO mappings */ 赫然發(fā)現(xiàn)IODESC_ENT(TIMER)這一行,結(jié)合之前GPIO的類似分析,IODESC_ENT宏如下: 至此,TIMER, USBHOST,USBDEV,lcd,adc,watchdog等的靜態(tài)映射都看得很明白了。 |
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