用mmap写Linux用户空间驱动

用mmap写Linux用户空间驱动
2011年03月31日
　　一、    mmap函数解析：
　　??        函数原型：
　　#include 
　　void *mmap(void *start, size_t length，int prot， int flags，int fd，off_t offset)；
　　int munmap(void *start, size_t length)；
　　??        函数功能：
　　mmap将一个文件或者其它对象映射进内存。文件被映射到多个页上，如果文件的大小不是所有页的大小之和，最后一个页不被使用的空间将会清零。munmap执行相反的操作，删除特定地址区域的对象映射。
　　??        参数说明：
　　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。
　　??        返回值说明：
　　成功执行时，mmap()返回被映射区的指针，munmap()返回0。失败时，mmap()返回MAP_FAILED[其值为(void *)-1]，munmap返回-1。errno被设为以下的某个值   
　　EACCES：访问出错
　　EAGAIN：文件已被锁定，或者太多的内存已被锁定
　　EBADF：fd不是有效的文件描述词
　　EINVAL：一个或者多个参数无效
　　ENFILE：已达到系统对打开文件的限制
　　ENODEV：指定文件所在的文件系统不支持内存映射
　　ENOMEM：内存不足，或者进程已超出最大内存映射数量
　　EPERM：权能不足，操作不允许
　　ETXTBSY：已写的方式打开文件，同时指定MAP_DENYWRITE标志
　　SIGSEGV：试着向只读区写入
　　SIGBUS：试着访问不属于进程的内存区
　　二、    Linux驱动程序的两种形式：
　　下面任然以AT91Sam9260系列ARM9开发板中对GPIO的控制为例进行讲解，Linux内核为2.6.19版本。
　　??       内核层驱动：
　　遵循Linux内核关于各种硬件架构驱动的游戏规则编写，把驱动程序编译进内核或者编译为模块，这中方法符合驱动的底层含义，但需要程序员对Linux底层实现机制有一定了解，难度相对要大一些。下面的驱动实现对GPIO PB17的输出控制。 #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  /*******************************************/ void led_on(unsigned int led_num) { at91_set_gpio_output(AT91_PIN_PB17 + led_num,1); } void led_off(unsigned int led_num) { at91_set_gpio_output(AT91_PIN_PB17 + led_num,0); } struct light_dev { struct cdev cdev; unsigned char value; }; struct light_dev *light_devp; int light_major = 249; MODULE_AUTHOR("Cun Tian Rui"); MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL"); int light_open(struct inode *inode,struct file *filp) { struct light_dev *dev; dev = container_of(inode->i_cdev,struct light_dev,cdev); filp->private_data = dev; return 0; } int light_release(struct inode *inode,struct file *filp) { return 0; } // ioctl int light_ioctl(struct inode *inode,struct file *filp,unsigned int cmd, unsigned long arg) { struct light_dev *dev = filp->private_data; switch(cmd) { case 0: dev->value = 0; led_on(arg); break; case 1: dev->value = 1; led_off(arg); break; default: return -ENOTTY; // break; } return 0; } struct file_operations light_fops = { .owner = THIS_MODULE, .ioctl = light_ioctl, .open = light_open, .release = light_release, }; static void light_setup_cdev(struct light_dev *dev,int index) { int err,devno