如何在用户空间中查看实际物理地址空间

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作者：[e-mail]

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背景:
开发设备驱动时，经常需要查看物理设备的寄存器内容，比如在powerpc平台开发时，有时需要查看IMMR指向的cpu寄存器空间的内容，IMMR物理地址是0xe0000000，这个地址无法在shell中直接查看。只能到内核中才能查看，非常不方便。因此希望开发一些小工具，用于实现类似功能。

1. 我首先是实现一个memdump函数用于打印某段内存的值，这种直接操作物理地址空间的操作，当然只能在内核中做。

这里需要用到ioremap函数，因为即使在内核也不能直接操作物理地址，需要把它映射到内核空间上。
当然最后还需要使用iounmap解除映射。

static void memdump(u32 para[4])
{
    int i;
    char *base;
    u32 size = para[1];

    base = (char*)ioremap(para[0], size);

    for (i = 0; i < size; i++) {
        if ((i%4 == 0) && i)
            printk(" ");

        if (i%(4*4) == 0)
            printk("\n%08x: ", (u32)(para[0] + i));

        printk("%02x", *(base + i));
    }

    printk("\n%");
    iounmap(base);
}

2. 我们的目标是在shell中能够查看，所以需要有方法在shell中调用该函数。我们可以做一个简单的字符设备驱动，然后通过read、write的方式调用它。另外为了以后可以很方便的增加新的功能，这里实现了一个简单的命令解析器。

struct MyCmd用于定义已实现的命令格式。驱动中实现的所有命令都存在myCmdList中，本例中只是先了一个“d“命令。struct USR_CMD用于用户向内核传送命令，只有当USR_CMD中的命令能够与myCmdList中的命令匹配上时，才会调用对应命令，否则返回失败。

struct USR_CMD {
    char name[ASB_NAME_MAX]; // 命令
    u32 para[4]; // 参数
};

struct MyCmd {
    char *name; // 命令
    void (*ptr)(u32 para[4]); // 参数
}

struct MyCmd myCmdList[] = {"d", memdump};

static ssize_t chr_write (struct file *f, const char __user *addr, size_t size, loff_t *off)
{
    void (*ptr)(u32 para[4]);
    struct USR_CMD cmd;
    int i;

    // get cmd from user space to kernel space;
    copy_from_user((char*)&cmd, addr, sizeof(struct USR_CMD));
    printk(KERN_INFO"show command: %s", cmd.name);

    // get function ptr by name;
    for (i = 0; i < sizeof(myCmdList)/sizeof(struct MyCmd); i++) {
        if (0 == strcmp(cmd.name, myCmdList[i].name)) {
            ptr = myCmdList[i].ptr;
            break;
        }
    }
    if (i >= sizeof(myCmdList)/sizeof(struct MyCmd)) {
        printk(KERN_ERR"error command: %s", cmd.name);
        return (-1);
    }

    // run function ptr;
    ptr(cmd.para);

    return 0;
}

3. 实现命令解释器，用于把从shell输入的命令变成上面定义的USR_CMD格式。

int CmdParser(USR_CMD *cmd, int argc, char *argv[])
    {
        ssize_t size;
        int i;
        if (argc < 2) {
            printf("too few para:%d\n", argc);
            return (-1);
        }
        if (argc > 6) {
            printf("too many para:%d\n", argc);
            return (-1);
        }
        memset(cmd, 0, sizeof(struct USR_CMD));
        strcpy(cmd->name, argv[1]);
        for (i = 2; i < argc; i++) {
            if (('0' == *(argv[i])) && ('x' == *(argv[i]+1))) {
                // hex parse
                sscanf(argv[i], "0x%x", &cmd->para[i-2]);
            } else if ('"' == *(argv[i])) {
            // string parse
        } else {
            cmd->para[i-2] = atoi(argv[i]);
        }
    }

 4.  最后实现用户空间入口

点击(此处)折叠或打开

int main(int argc, char *argv[])
{
    int fd;
    ssize_t size;
    struct USR_CMD cmd;
    int i;

    // parse cmd
    if (-1 == CmdParser(&cmd, argc, argv))
    {
        Printf(“CmdParser error.\n”);
        Return (-1);
    }

    // open device
    fd = open("/dev/hqdebug", O_RDWR);
    if (-1 == fd) {
    printf("open failed: %x\n", errno);
    return (-1);
    }

    // write cmd to device
    size = write(fd, (char*)&cmd, sizeof(cmd));
    if (-1 == size) {
    printf("write failed: %x\n", errno);
    return (-1);
    }

    // close device
    close(fd);

    return 0;
}

在用户空间编译连接上面的 函数，我们命名为hqdbg。

5. 调用
以powepc上的IMMR为例，IMMR的地址一般为0xe0000000。
在shell 上输入：
> ./hqdbg d 0xe0000000 0x1000

则会在shell上显示从0xe0000000开始的长度为0x1000的一段内存。

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