Linux UIO驱动实例介绍

接上一篇介绍UIO机制: https://blog.csdn.net/hpu11/article/details/109395820

uio驱动详解

为了用最简单的例子说明问题，我们在我们uio驱动的内核部分只映射了一块1024字节的
逻辑内存。没有申请中断。
这样加载上我们的驱动后，将会在/sys/class/uio/uio0/maps/map0中看到
 addr name offset size。他们分别是映射内存的起始地址, 映射内存的名字，起始地址的页内偏移,
 映射内存 的大小。 在uio驱动的用户空间部分，我们将打开addr, size以便使用映射好的内存。

//simple.c

/**  
*  This is a simple demon of uio driver.  
*  Last modified by   
        09-05-2011   Joseph Yang(Yang Honggang)<ganggexiongqi@gmail.com>  
*  
* Compile:    
*   Save this file name it simple.c  
*   # echo "obj-m := simple.o" > Makefile  
*   # make -Wall -C /lib/modules/`uname -r`/build M=`pwd` modules  
* Load the module:  
*   #modprobe uio  
*   #insmod simple.ko  
*/  
  
#include <linux/module.h>  
#include <linux/platform_device.h>  
#include <linux/uio_driver.h>  
#include <linux/slab.h> /* kmalloc, kfree */  
struct uio_info kpart_info = {  
        .name = "kpart",  
        .version = "0.1",  
        .irq = UIO_IRQ_NONE,  
};  
  
static int drv_kpart_probe(struct device *dev);  
static int drv_kpart_remove(struct device *dev);  
static struct device_driver uio_dummy_driver = {  
        .name = "kpart",  
        .bus = &platform_bus_type,  
        .probe = drv_kpart_probe,  
        .remove = drv_kpart_remove,  
};  
  
static int drv_kpart_probe(struct device *dev)  
{  
        printk("drv_kpart_probe( %p)\n", dev);  
        kpart_info.mem[0].addr = (unsigned long)kmalloc(1024,GFP_KERNEL);  
  
        if(kpart_info.mem[0].addr == 0)  
                return -ENOMEM;  
        kpart_info.mem[0].memtype = UIO_MEM_LOGICAL;  
        kpart_info.mem[0].size = 1024;  
  
        if( uio_register_device(dev, &kpart_info))  
                return -ENODEV;  
        return 0;  
}  
  
static int drv_kpart_remove(struct device *dev)  
{  
    uio_unregister_device(&kpart_info);  
  
    return 0;  
}  
  
static struct platform_device * uio_dummy_device;  
  
static int __init uio_kpart_init(void)  
{  
        uio_dummy_device = platform_device_register_simple("kpart", -1,  
                        NULL, 0);  
  
        return driver_register(&uio_dummy_driver);  
}  
  
static void __exit uio_kpart_exit(void)  
{  
        platform_device_unregister(uio_dummy_device);  
        driver_unregister(&uio_dummy_driver);  
}  
  
module_init(uio_kpart_init);  
module_exit(uio_kpart_exit);  
  
MODULE_LICENSE("GPL");  
MODULE_DESCRIPTION("UIO dummy driver");

这个文件是我们uio驱动的内核部分。下面做下简要解释。
 一个uio驱动的注册过程简单点说有两个步骤：
   1. 初始化设备相关的 uio_info结构。
   2. 调用uio_register_device 分配并注册一个uio设备。
    
 uio驱动必须要提供并初始化的结构 uio_info, 它包含了您要注册的uio_device的重要特性。
 struct uio_info kpart_info = { 
        .name = "kpart",
        .version = "0.1",
        .irq = UIO_IRQ_NONE,//我们没有使用中断，所以初始为UIO_IRQ_NONE
};
当你没有实际的硬件设备，但是，还想产生中断的话，就可以把irq设置为UIO_IRQ_CUSTOM，
并初始化uio_info的handler字段，那么在产生中断时，你注册的中断处理函数将会被调用。
如果有实际的硬件设备，那么irq应该是您的硬件设备实际使用的中断号。

然后，在drv_kpart_probe函数(先不要管为什么在这个函数中进行这些操作)中，完成了
kpart_info.mem[0].addr， kpart_info.mem[0].memtype，
  kpart_info.mem[0].size字段的初始化。这是内存映射必须要设置的。
  其中,  kpart_info.mem[0].memtype可以是 UIO_MEM_PHYS，那么被映射到用户空间的是你
  设备的物理内存。也可以是UIO_MEM_LOGICAL，那么被映射到用户空间的是逻辑内存
  (比如使用 kmalloc分配的内存)。还可以是UIO_MEM_VIRTUAL,那么被映射到用户空间的是
  虚拟内存(比如用vmalloc分配的内存).这样就完成了uio_info结构的初始化。
  下一步，还是在drv_kpart_probe中，调用uio_register_device完成了uio设备向uio core的注册。
  
  下面讲一下，为什么我们的设备跟platform之类的东东扯上了关系?
  我们的驱动不存在真正的物理设备与之对应。而 Platform  驱动“自动探测“，这个特性是
  我们在没有实际硬件的情况下需要的。
  
  先从uio_kpart_init开始分析。
  platform_device_register_simple的调用创建了一个简单的platform设备。
  注册device_driver类型的uio_dummy_driver变量到bus。
  这里需要注意一个问题，就是 device_driver结构中的name为“kpart", 我们创建的platform设备
  名称也是"kpart"。而且先创建platform设备，后注册驱动。这是因为，创建好设备后，注册驱动时，
  驱动依靠name来匹配设备。
  之后 drv_kpart_probe就完成了uio_info的初始化和uio设备的注册。

// user_part.c

#include <stdio.h>  
#include <fcntl.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <unistd.h>  
#include <sys/mman.h>  
#include <errno.h>  
  
#define UIO_DEV "/dev/uio0"  
#define UIO_ADDR "/sys/class/uio/uio0/maps/map0/addr"  
#define UIO_SIZE "/sys/class/uio/uio0/maps/map0/size"  
  
static char uio_addr_buf[16], uio_size_buf[16];  
  
int main(void)  
{  
  int uio_fd, addr_fd, size_fd;  
  int uio_size;  
  void* uio_addr, *access_address;  
   
  uio_fd = open(UIO_DEV, /*O_RDONLY*/O_RDWR);  
  addr_fd = open(UIO_ADDR, O_RDONLY);  
  size_fd = open(UIO_SIZE, O_RDONLY);  
  if( addr_fd < 0 || size_fd < 0 || uio_fd < 0) {  
       fprintf(stderr, "mmap: %s\n", strerror(errno));  
       exit(-1);  
  }  
  read(addr_fd, uio_addr_buf, sizeof(uio_addr_buf));  
  read(size_fd, uio_size_buf, sizeof(uio_size_buf));  
  uio_addr = (void*)strtoul(uio_addr_buf, NULL, 0);  
  uio_size = (int)strtol(uio_size_buf, NULL, 0);  
  
  access_address = mmap(NULL, uio_size, PROT_READ | PROT_WRITE,  
                     MAP_SHARED, uio_fd, 0);  
  if ( access_address == (void*) -1) {  
      fprintf(stderr, "mmap: %s\n", strerror(errno));  
      exit(-1);  
  }  
  printf("The device address %p (lenth %d)\n"  
         "can be accessed over\n"  
         "logical address %p\n", uio_addr, uio_size, access_address);  
 //读写操作  
/*  
 access_address = (void*)mremap(access_address, getpagesize(), uio_size + getpagesize() + 11111, MAP_SHARED);  
  
  if ( access_address == (void*) -1) {  
      fprintf(stderr, "mremmap: %s\n", strerror(errno));  
      exit(-1);  
  }   
  printf(">>>AFTER REMAP:"  
         "logical address %p\n", access_address);  
*/  
  return 0;  
}  

测试：

加载uio模块
#modprobe uio

加载simple.ko
#insmod simple.ko
# ls /dev/ | grep uio0
   uio0
# ls /sys/class/uio/uio0 
   ...
如果相应的文件都存在，那么加载用户空间驱动部分。
#./user_part
The device address 0xee244400 (lenth 1024)
can be accessed over
logical address 0xb78d4000