request_mem_region，ioremap 和phys_to_virt()

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文章标签： linux内核 io struct linux 2010

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本文介绍了Linux内核中I/O内存资源的操作方法，包括request_mem_region()宏用于请求分配指定I/O内存资源，check_mem_region()宏检查资源是否已被占用，release_mem_region()宏释放资源。此外还详细解释了ioremap()函数如何将I/O地址空间映射到内核虚拟地址空间。

request_mem_region，ioremap 和phys_to_virt()

分类： Linux内核 2010-03-08 17:19 1193人阅读评论(0) 收藏举报

      Linux在头文件include/linux/ioport.h中定义了三个对I/O内存资源进行操作的宏：
(1)request_mem_region()宏，请求分配指定的I/O内存资源。
(2)check_mem_region()宏，检查指定的I/O内存资源是否已被占用。
(3)release_mem_region()宏，释放指定的I/O内存资源。
       这三个宏的定义如下：
#define request_mem_region(start,n,name) 　 __request_region(&iomem_resource, (start), (n), (name))
#define check_mem_region(start,n)           　　 __check_region(&iomem_resource, (start), (n))
#define release_mem_region(start,n)         　　__release_region(&iomem_resource, (start), (n))
　　其中，参数start是I/O内存资源的起始物理地址（是CPU在RAM物理地址空间中的物理地址），参数n指定I/O内存资源的大小。在请求IO内存资源成功后，开始用ioremap进行映射操作。

      void * __ioremap(unsigned long phys_addr, unsigned long size, unsigned long flags) 将一个IO地址空间映射到内核的虚拟地址空间上去，便于访问。入口：phys_addr是要映射的起始的IO地址；size是要映射的空间的大小；flag是要映射的IO空间的和权限有关的标志；
      实现：对要映射的IO地址空间进行判断，低PCI/ISA地址不需要重新映射，也不允许用户将IO地址空间映射到正在使用的RAM中，最后申请一个 vm_area_struct结构，调用remap_area_pages填写页表，若填写过程不成功则释放申请的vm_area_struct空间；根据虚拟地址和欲映射的物理地址修改页表，之后内核就可以用这个虚拟地址来访问映射的物理地址了。
      对于直接映射的I/O地址ioremap不做任何事情(比如不带MMU的Uclinux中就直接返回物理地址) 。有了ioremap(和iounmap)，设备就可以访问任何I/O内存空间，不论它是否直接映射到虚拟地址空间。但是，这些地址永远不能直接使用(像kmalloc返回的地址那样用)，而要用readb这种函数。

/***********************************************************************/

同样是从物理地址分配得到虚拟地址，还有以下这个函数：phys_to_virt（）实际地址转换成虚拟地址，两者是有区别的。用ioremap 和 phys_to_virt 做物理地址于虚拟地址的转换发现：

addr = (unsigned int volatile *)ioremap(0x56000088,12);
printk(KERN_ALERT"%x/n",addr);
addr = (unsigned int volatile *) phys_to_virt(0x56000088);
printk(KERN_ALERT"%x/n",addr);

两个函数返回的addr值不一样。原因在于：

（1）在内核中phys_to_virt只是给地址减去一个固定的偏移：

#ifndef __virt_to_phys
#define __virt_to_phys(x) ((x) - PAGE_OFFSET + PHYS_OFFSET)
#define __phys_to_virt(x) ((x) - PHYS_OFFSET + PAGE_OFFSET)
#endif

注意：PHYS_OFFSET =0x50000000，在带MMU的内核中，PAGE_OFFSET是0xc0000000；不带MMU的内核中，与PHYS_OFFSET 同。

（2）而ioremap ()的原则就是内核会根据指定的物理地址新建映射页表，物理地址和虚拟地址的关系就由这些页表来搭建！：

这个从ioremap的函数体可以看出来。

参考原文： http://blog.youkuaiyun.com/fuyjlu/archive/2009/12/20/5039782.aspx

参考原文：http://blog.youkuaiyun.com/xdicac/archive/2009/10/30/4743708.aspx

参考原文：http://blog.youkuaiyun.com/unbutun/archive/2009/08/28/4488768.aspx