由简单的LED驱动分析内核源码包中的s3c2410寄存器宏定义及物理/虚拟内存映射

    上个月在qq2440的光盘里发现了一段简单的LED驱动程序，大致看了一下明白了大意；但是由于里面的宏定义很是麻烦，看起来绕来绕去，于是我也懒得看明白了，干脆在CU论坛里发了个帖一问了事。
    然而，等了几天后，寥寥几个回复。更不爽的是，唯一那个被加了分的回复一看就感觉不对劲，可我自己也没弄清楚缘由，因此也说不清。
    过完了十一，觉得又该学习了，突然想起来这个事。想想还是完全看懂比较好，毕竟自己对kernel的源码包还不算很熟悉，就当是学习kernel吧。
    首先是代码中的几个宏定义：

/linux/include/asm/hardware/s3c2410/regs-gpio.h 中：

#define S3C2410_GPIONO(bank,offset) ((bank) + (offset))

#define S3C2410_GPIO_BANKA   (32*0)
#define S3C2410_GPIO_BANKB   (32*1)
#define S3C2410_GPIO_BANKC   (32*2)
....

#define S3C2410_GPIO_BASE(pin)   ((((pin) & ~31) >> 1) + S3C24XX_VA_GPIO)
#define S3C2410_GPIO_OFFSET(pin) ((pin) & 31)

#define S3C2410_GPBCON       S3C2410_GPIOREG(0x10)
#define S3C2410_GPBDAT       S3C2410_GPIOREG(0x14)
#define S3C2410_GPBUP       S3C2410_GPIOREG(0x18)

/* no i/o pin in port b can have value 3! */

#define S3C2410_GPB0         S3C2410_GPIONO(S3C2410_GPIO_BANKB, 0)
#define S3C2410_GPB0_INP     (0x00 << 0)
#define S3C2410_GPB0_OUTP    (0x01 << 0)
#define S3C2410_GPB0_TOUT0   (0x02 << 0)

#define S3C2410_GPB1         S3C2410_GPIONO(S3C2410_GPIO_BANKB, 1)
#define S3C2410_GPB1_INP     (0x00 << 2)
#define S3C2410_GPB1_OUTP    (0x01 << 2)
#define S3C2410_GPB1_TOUT1   (0x02 << 2)
....

driver中有这样的代码：
    s3c2410_gpio_cfgpin(led_table[i], led_cfg_table[i]);
    s3c2410_gpio_setpin(led_table[i], 1);

其中
static unsigned long led_table [] = {
    S3C2410_GPB5,
    S3C2410_GPB6,
    S3C2410_GPB7,
    S3C2410_GPB8,
};

static unsigned int led_cfg_table [] = {
    S3C2410_GPB5_OUTP,
    S3C2410_GPB6_OUTP,
    S3C2410_GPB7_OUTP,
    S3C2410_GPB8_OUTP,
};

    开始一直不明白的是那个32怎么得来，于是找到了s3c2410_gpio_cfgpin和s3c2410_gpio_setpin，在我的linux/arch/arm/mach-s3c2410/gpio.c中：

void s3c2410_gpio_cfgpin(unsigned int pin, unsigned int function)
{
    void __iomem *base = S3C2410_GPIO_BASE(pin);
    unsigned long mask;
    unsigned long con;
    unsigned long flags;

    if (pin < S3C2410_GPIO_BANKB) {
        mask = 1 << S3C2410_GPIO_OFFSET(pin);
    } else {
        mask = 3 << S3C2410_GPIO_OFFSET(pin)*2;
    }

    local_irq_save(flags);

    con  = __raw_readl(base + 0x00);
    con &= ~mask;
    con |= function;

    __raw_writel(con, base + 0x00);                 //config the GPXCON

    local_irq_restore(flags);
}

EXPORT_SYMBOL(s3c2410_gpio_cfgpin);


void s3c2410_gpio_setpin(unsigned int pin, unsigned int to)
{
    void __iomem *base = S3C2410_GPIO_BASE(pin);
    unsigned long offs = S3C2410_GPIO_OFFSET(pin);
    unsigned long flags;
    unsigned long dat;

    local_irq_save(flags);

    dat = __raw_readl(base + 0x04);
    dat &= ~(1 << offs);
    dat |= to << offs;
    __raw_writel(dat, base + 0x04);                 //config the GPXDAT

    local_irq_restore(flags);
}

EXPORT_SYMBOL(s3c2410_gpio_setpin);

    发现S3C24XX_VA_GPIO这个虚拟地址不知道怎么得来，于是又找到linux/include/asm-arm/arch-s3c2410/map.h里这样一段：

#ifndef __ASSEMBLY__
#define S3C2410_ADDR(x)      ((void __iomem *)0xF0000000 + (x))
#else
#define S3C2410_ADDR(x)      (0xF0000000 + (x))                
#endif

#define S3C2400_ADDR(x)      S3C2410_ADDR(x)

/* GPIO ports */
#define S3C24XX_VA_GPIO       S3C2410_ADDR(0x00E00000)
#define S3C2400_PA_GPIO       (0x15600000)
#define S3C2410_PA_GPIO       (0x56000000)
#define S3C24XX_SZ_GPIO       SZ_1M

    这才终于把整个线索理清：
    2410中的寄存器在I/O内存中根据0xF0000000这个base加上一个偏移值就简单的得到了VA（想不到2410里的MMU映射也太简单了点）。而且不同的寄存器偏移值都相差0x100000,比如
#define S3C24XX_VA_RTC       S3C2410_ADDR(0x00F00000)
#define S3C24XX_VA_GPIO       S3C2410_ADDR(0x00E00000)
#define S3C24XX_VA_IIS       S3C2410_ADDR(0x00D00000) 等等..

    有个GPIO的虚拟地址base,接下来分析下面的：
#define S3C2410_GPIO_BASE(pin)   ((((pin) & ~31) >> 1) + S3C24XX_VA_GPIO)

    原来这句话的意思是：根据GPIO的VA，由得到的pin数,可以得到一组I/O的base。比如GPA得到的是
0x10+S3C24XX_VA_GPIO,GPB是0x20+S3C24XX_VA_GPIO,GPC是0x30+S3C24XX_VA_GPIO...
    由此可知，之前的32是为了方便统计每组I/O的pin数，因为A组含23个（最多），尽管GPACON，GPBCON，GPCCON...之间的地址只相差0x10，但是用16无法满足，所以只得用32了。如果每组最多也不超多16个寄存器，我认为16是可以实现的，只是S3C2410_GPIO_BASE(pin)里不需要那个右移操作了。总之，32更多的是因为GPIO管脚设置的实现而采取的一个数字，与32位总线倒关系不大。如果GPA含33个，这里就一定得是64了。
    其实想想这代码也不难理解，只是宏定义和函数的实现分散在kernel包的各个文件内，因此不太容易寻找。线索齐了后，就一目了然了。