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gunavy2009

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linux_dev_学习笔记_内存映射remap_pfn_range()

分类： LINUX

2012-03-25 19:43:45

2012年3月25日  Sunday
 
1、内核版本号2.6.33.20
 
2、remap_pfn_range()在VIDEO Text_Video_buffer上应用的实例
（pfn=page frame number页帧号）
 
1）书中的例子在版本2.6.33.20上是不能编译通过的
书中的实例都是基于2.6.4版本内核编写的，前面的例子按书上来都没问题，这个例子要改动下才能在2.6.33.20版本的内核上通过编译和运行。
2）remap_pfn_range()与remap_page_range()
大概在2.6.9之前（不是很确定）使用remap_page_range()完成物理地址到虚拟内存地址的映射，之后替换为了remap_pfn_range()
 
remap_page_range()结构

  1. int remap_page_range(struct vm_area_struct *vma,
  2.             unsigned long from,
  3.             unsigned long phys_addr,
  4.             unsigned long size,
  5.             pgprot_t prot)

remap_fpn_range()结构

  1. int remap_pfn_range(struct vm_area_struct *vma,
  2.             unsigned long addr,
  3.             unsigned long pfn,
  4.             unsigned long size,
  5.             pgprot_t prot)

书中实例代码

  1. result=remap_pfn_range(vma,
  2.             vma->vm_start,
  3.             VIDEO_TEXT_ADDR,
  4.             VIDEO_TEXT_SIZE,
  5.             vma->vm_page_prot);

修改后实例代码

  1. result=remap_pfn_range(vma,
  2.             vma->vm_start,
  3.             VIDEO_TEXT_ADDR>>PAGE_SHIFT,
  4.             VIDEO_TEXT_SIZE,
  5.             vma->vm_page_prot);

函数中有两个参数发生变化phys_addr-->pfn、from-->addr
linux内存映射结构还搞不明白，各种的页，各种的不清楚！
pfn页帧号，页帧号=具体地址>>PAGE_SHIFT，对于PAGE_SHIFT=12就是右移3个十六进制位
PAGE_SHIFT一般根据page而定，PAGE_SHIFT=12，page=4k，即page大小=2的PAGE_SHIFT次方
 
大概理解是这样的，具体地址=页号+偏移量，PAGE_SHIFT就是一个偏移量
谁要是明白麻烦提点下！
 
from和addr也不是很明白，之间的关系与区别没搞明白，一层一层的看源码还是没理解
3、驱动模块源文件

点击(此处)折叠或打开

  1. #include <linux/init.h>
  2. #include <linux/kernel.h>
  3. #include <linux/module.h>

  5. #include <linux/fs.h>
  6. #include <linux/types.h>
  7. #include <linux/errno.h>
  8. #include <linux/fcntl.h>

  10. #include <linux/vmalloc.h>
  11. #include <asm/uaccess.h>
  12. #include <asm/io.h>

  14. #include <asm/page.h>
  15. #include <linux/mm.h>

  17. #define MMAPIOMEM_DEV_NAME "mmapiomem"
  18. #define MMAPIOMEM_DEV_MAJOR 240

  20. #define VIDEO_TEXT_ADDR 0xb8000
  21. #define VIDEO_TEXT_SIZE 0x8000

  23. int mmapiomem_open(struct inode *inode,struct file *filp)
  24. {
  25.     return 0;
  26. }

  28. int mmapiomem_release(struct inode *inode,struct file *filp)
  29. {
  30.     return 0;
  31. }

  33. int mmapiomem_mmap(struct file *filp,struct vm_area_struct *vma)
  34. {
  35.     int result;
  36.     
  37.     vma->vm_flags|=VM_RESERVED;
  38.     vma->vm_flags|=VM_IO;
  39.     
  40.     result=remap_pfn_range(vma,
  41.             vma->vm_start,
  42.             VIDEO_TEXT_ADDR>>PAGE_SHIFT,
  43.             VIDEO_TEXT_SIZE,
  44.             vma->vm_page_prot);
  45.     
  46.     if(result){
  47.         return -EAGAIN;
  48.     }
  49.     
  50.     return 0;
  51. }

  53. struct file_operations mmapiomem_fops={
  54.     .owner=THIS_MODULE,
  55.     .open=mmapiomem_open,
  56.     .release=mmapiomem_release,
  57.     .mmap=mmapiomem_mmap,
  58. };

  60. int mmapiomem_init(void)
  61. {
  62.     int result;
  63.     
  64.     result=register_chrdev(MMAPIOMEM_DEV_MAJOR,
  65.             MMAPIOMEM_DEV_NAME,
  66.             &mmapiomem_fops);
  67.     if(result<0){
  68.         return result;
  69.     }
  70.     
  71.     return 0;
  72. }

  74. void mmapiomem_exit(void)
  75. {
  76.     unregister_chrdev(MMAPIOMEM_DEV_MAJOR,MMAPIOMEM_DEV_NAME);
  77. }

  79. module_init(mmapiomem_init);
  80. module_exit(mmapiomem_exit);

  82. MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

4、Makefile

点击(此处)折叠或打开

  1. obj-m += mmapiomem_dev.o

  3. CURRENT_PATH := $(shell pwd)

  5. LINUX_KERNEL := $(shell uname -r)

  7. LINUX_KERNEL_PATH := /usr/src/linux-$(LINUX_KERNEL)

  9. all:
  10.     make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) modules
  11. clean:
  12.     #make -C $(LINUX_KERNEL_PAHT) M=$(CURRENT_PATH) clean
  13.     rm *.mod.*
  14.     rm *.order
  15.     rm *.o
  16.     rm *.symvers

5、应用程序源文件

点击(此处)折叠或打开

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <sys/types.h>
  3. #include <sys/stat.h>
  4. #include <sys/ioctl.h>
  5. #include <fcntl.h>
  6. #include <unistd.h>
  7. #include <sys/mman.h>
  8. #include <linux/vt.h>

  10. #define DEVICE_FILENAME "/dev/mmapiomem"

  12. #define MMAP_SIZE 0x8000

  14. int main()
  15. {
  16.     int ttydev;
  17.     
  18.     int dev;
  19.     int loop,loop2;
  20.     char *ptrdata;
  21.     
  22.     ttydev=open("/dev/tty0",O_RDWR|O_NDELAY);
  23.     
  24.     if(ttydev>=0){
  25.         printf("ACT %d\n",ioctl(ttydev,VT_ACTIVATE,2));
  26.         printf("ACT %d\n",ioctl(ttydev,VT_ACTIVATE,1));
  27.         close(ttydev);
  28.     }
  29.     
  30.     dev=open(DEVICE_FILENAME,O_RDWR|O_NDELAY);
  31.     
  32.     /*printf("1)here after dev open\n");*/
  33.     
  34.     if(dev>=0){
  35.         /*printf("2)open the dev success\n");*/
  36.         ptrdata=(char*)mmap(0,
  37.                 MMAP_SIZE,
  38.                 PROT_READ|PROT_WRITE,
  39.                 MAP_SHARED,
  40.                 dev,
  41.                 0);
  42.         /*printf("3)printf ptrdata [%x]\n",ptrdata);*/
  43.         if(ptrdata!=NULL){
  44.             for(loop2=0;loop2<=5;loop2++){
  45.                 for(loop=0;loop<80*25;loop++){
  46.                     ptrdata[loop*2]=loop2+'0';
  47.                 }
  48.                 ptrdata[80*25*2-4]='o';
  49.                 ptrdata[80*25*2-2]='k';
  50.                 /*printf("4)show the nums on screen\n");*/
  51.                 sleep(1);
  52.             }
  53.             munmap(ptrdata,MMAP_SIZE);
  54.         }
  55.         /*printf("5)show the nums over\n");*/
  56.         close(dev);
  57.         /*printf("6)here close the dev\n");*/
  58.         
  59.     }
  60.     /*printf("7)the end of process\n");*/
  61.     return 0;
  62. }

6、实施方法及运行结果
实施过程比较复杂
1）实例是在Text_buffer模式下实现的，桌面linux一般情况下默认是Graph_buffer模式，即使打开控制台，其控制台也已被从新设定，即已不是标准模式，最好是用Text_buffer模式实施实例
2）ubuntu开机默认直接进入Text模式控制台，
①编辑/etc/default/grub文件,在其末行加入GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet text"
②终端执行命令update-grub2更新grub
③reboot重启电脑
3）控制台操作

  1. ~/video_mmap# mknod /dev/mmapiomem c 240 0 //创建设备文件
  2. ~/video_mmap# make //编译驱动模块
  3. ~/video_mmap# make clean //清理不用到的生成文件
  4. ~/video_mmap# gcc mmapiomem_app.c -o mmapiomem_app //编译应用程序
  5. ~/video_mmap# insmod mmapiomem_dev.ko //插入驱动模块
  6. ~/video_mmap# ./mmapiomem_app //运行app及结果

4）运行效果截图
 
在控制台整个屏幕以1s为单位显示“0”到“4”，右下角显“ok”
 
 
7、移除模块及设备文件

  1. ~/video_mmap# rm /dev/mmapiomem //删除设备文件
  2. ~/video_mmap# rmmod mmapiomem_dev.ko //移除驱动模块

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