linux GBSHM驱动调试笔记

以你之姓@ 2022-08-14 03:57 161阅读 0赞

**GBSHM驱动调试笔记**

**2014/11/29**

**一、DDR内存分配**

OMAP3730核心板上的DDR物理内存地址范围从0x80000000到0x85400000，根据framework/include/physaddr.h文件中的定义，从0x85000000到0x85100000的范围内存用作gbshm共享内存存放属主参数。详细定义如下图：

![SouthEast][]

![Image 1][]

physaddr.h

整个内存的第一块，由操作系统使用，这部分在uboot启动时设定，其他区域不由操作系统直接管理，之后的物理空间用作共享内存使用，它们通过mmap进行管理，应用程序映射到每个进程3G虚拟空间。uboot设定方式如下：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> 
    <table> 
     <tbody> 
      <tr> 
       <td> 
        <div> 
         <p>setenv bootargs 'console ttyS0,115200n8 vram 4M omapfb.vram 0:4M omapfb.mode=dvi: omapfb.debug y omapdss.def_disp lcd070<span style="color:red">mem 100M</span> noinitrd ubi.mtd 4 root ubi0:rootfs rootfstype ubifs'</p> 
         <p>&nbsp;</p> 
        </div> </td> 
      </tr> 
     </tbody> 
    </table> &nbsp;</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**二、mmap简介**

函数原型如下：

void \*mmap(void \*start, size\_t length, int prot, int flags,int fd, off\_t offset);

返回说明：

成功执行时，mmap()返回被映射区的指针，失败时，mmap()返回MAP\_FAILED\[其值为(void \*)-1\]。每次成功调用mmap()后需要调用munmap()。

参数：

start：映射区的开始地址。

length：映射区的长度。

prot：期望的内存保护标志，不能与文件的打开模式冲突。是以下的某个值，可以通过or运算合理地组合在一起

PROT\_EXEC //页内容可以被执行

PROT\_READ //页内容可以被读取

PROT\_WRITE //页可以被写入

PROT\_NONE //页不可访问

flags：指定映射对象的类型，映射选项和映射页是否可以共享。它的值可以是一个或者多个以下位的组合体

MAP\_FIXED //使用指定的映射起始地址，如果由start和len参数指定的内存区重叠于现存的映射空间，重叠部分将会被丢弃。如果指定的起始地址不可用，操作将会失败。并且起始地址必须落在页的边界上。

MAP\_SHARED //与其它所有映射这个对象的进程共享映射空间。对共享区的写入，相当于输出到文件。直到msync()或者munmap()被调用，文件实际上不会被更新。

MAP\_PRIVATE //建立一个写入时拷贝的私有映射。内存区域的写入不会影响到原文件。这个标志和以上标志是互斥的，只能使用其中一个。

MAP\_DENYWRITE //这个标志被忽略。

MAP\_EXECUTABLE //同上

MAP\_NORESERVE //不要为这个映射保留交换空间。当交换空间被保留，对映射区修改的可能会得到保证。当交换空间不被保留，同时内存不足，对映射区的修改会引起段违例信号。

MAP\_LOCKED //锁定映射区的页面，从而防止页面被交换出内存。

MAP\_GROWSDOWN //用于堆栈，告诉内核VM系统，映射区可以向下扩展。

MAP\_ANONYMOUS //匿名映射，映射区不与任何文件关联。

MAP\_ANON //MAP\_ANONYMOUS的别称，不再被使用。

MAP\_FILE //兼容标志，被忽略。

MAP\_32BIT //将映射区放在进程地址空间的低2GB，MAP\_FIXED指定时会被忽略。当前这个标志只在x86-64平台上得到支持。

MAP\_POPULATE //为文件映射通过预读的方式准备好页表。随后对映射区的访问不会被页违例阻塞。

MAP\_NONBLOCK //仅和MAP\_POPULATE一起使用时才有意义。不执行预读，只为已存在于内存中的页面建立页表入口。

fd：有效的文件描述词。如果MAP\_ANONYMOUS被设定，为了兼容问题，其值应为-1。

offset：被映射对象内容的起点。

**三、GBSHM驱动**

GBSHM作为一个共享设备，是被linux作为字符驱动进行加载的。其主要的实现是mmap()操作函数的编写：

![SouthEast 1][]

![Image 1][]

共享内存驱动将指定的物理地址空间通过mmap函数映射到用户空间，具体实现如下：

linux文件系统对mmap函数调用进行处理后，传递给字符设备。字符设备通过实现结构体struct file\_operation中定义了设备的mmap函数来对设备物理内存进行映射。

mmap函数的第二个参数struct vm\_area\_struct是linux内核中，管理虚拟内存的基本单元，它描述的是一段连续的、具有相同访问属性的虚拟内存空间，该虚拟内存空间的大小为物理内存页面的整数倍。

其中第二个参数vma中包含了映射相关的信息：

l vma->vm\_start 是Linux系统分配好的虚拟地址。很多时候和应用程序中填写的start一致。

l vma->vm\_end 是映射页面结束的地址。

l vma->vm\_pgoff是用来指明基于页面的偏移。注意：该偏移是基于页框的，而且是物理地址。如果我们希望把mmap映射到一个实际的IO地址中去，就需要改写本参数。

l vma->vm\_page\_prot 页面的保护属性。

在mmap函数中，驱动可以调用页面映射函数 remap\_pfn\_range()来完成地址映射，remap\_pfn\_range函数的声明如下：

intremap\_pfn\_range(struct vm\_area\_struct \*vma, unsigned long virt\_addr, unsignedlong pfn, unsigned long size, pgprot\_t prot);

其中各个参数的含义如下：

l vma 表示页被映射到的虚拟内存区。

l virt\_addr是重新映射应当开始的用户虚拟地址，这个函数为虚拟地址范围从 virt\_addr 到 virt\_addr\_size这块空间建立页表。

l pfn表示页帧号，对应虚拟地址应当被映射到的物理地址。这个页帧号简单地将物理地址右移 PAGE\_SHIFT 位。大部分使用中，VMA 结构的 vm\_paoff 成员正好包含你需要的值，这个函数影响的物理地址范围从(pfn<<PAGE\_SHIFT) 到(pfn<<PAGE\_SHIFT)+size。

l size是重新映射的区的大小，以字节为单位。

l prot是给新 VMA 要求的"protection"，驱动可使用vma->vm\_page\_prot

中找到的值。

**四、libgbshm.a的实现**

1. 对外接口

在libgbshm.h中定义LIBGBSHM\_OBJ结构体，并声明以下四个接口函数：

GBSHM\_INIT();

//创建并返回LIBGBSHM\_OBJ的一个指针句柄。

GBSHM\_DESTROY(LIBGBSHM\_OBJ\*phandle);

//该函数销毁初始化的函数句柄

GBSHM\_PARA\_GET(LIBGBSHM\_OBJ\*ptrhandle\_gbshm, int cmd, void \* ptr, int length);

//该函数获取共享内存的内容

GBSHM\_PARA\_SET(LIBGBSHM\_OBJ\*ptrhandle\_gbshm, int cmd, void \* ptr, int length);

//该函数设置共享内存的内容

2. 内部逻辑

上述4个接口函数的内部逻辑于libgbshm.c中实现。具体实现略。

**五、测试程序编写**

1. 在framework/driver/gbshm目录改写Makefile.am

添加sbin\_PROGRAMES：

![SouthEast 2][]

![Image 1][]

添加源文件和链接库：

**![SouthEast 3][] ![Image 1][]**

2. 编写gbshm\_test\_read.c和gbshm\_test\_write.c文件

gbshm\_test\_write.c

![SouthEast 4][]

![Image 1][]

gbshm\_test\_read.c

![Image 1][]![SouthEast 5][]

**六、问题**

libgbshm.c中的gbshm\_para\_set()函数锁无法实现——bus error。

[SouthEast]: /images/20220810/b89f8c18c39d4e22b79e0c619498dd2c.png
[Image 1]: 
[SouthEast 1]: /images/20220810/c1ae6a57f72f4d9bad09ef0842ad05ce.png
[SouthEast 2]: /images/20220810/172468b9886f43d790b391e0da6c7f08.png
[SouthEast 3]: https://img-blog.csdn.net/20141129221814890?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvemhhbmd4aWFvOTM=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast
[SouthEast 4]: /images/20220810/5019a835502f4d44bf9f11d61c375d10.png
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