关于内存地址访问设备

关于使用内存地址访问设备,这里做个简单总结,具体不一定绝对精确,但是大致原理是一定的。

1、总体情况

32位的cpu,总共寻址空间4G,而使用的各种设备通过地址进行访问。

这些设备有些是片外的有些是片内的,片外和片内的意思是指是否集>成到cpu芯片中,片内就是在一款cpu中,但是可能片外也在板子上。

具体如下:

  • cpu芯片在板子上面;片内的设备在cpu芯片上面;
  • 片外的各种设备不在cpu芯片上面,而可能在板子上面;
  • 各种设备其物理地址固定。
  • 片外的设备,其物理地址随板子(接线方式)而不同(板子不变就不变);
  • 片内的设备(以及寄存器等),其物理地址随cpu类型而不同(cpu不变就不会改变)。
  • 这里的设备,包括寄存器,ddr内存,等等各种设备。

2、Linux系统

假设这里,将ddr内存设计为片外的了(现在的内存都是ddr的了),使用linux系统,则情况如下:

  • linux内核中一般定义(ddr)内存的物理地址为 PHY_OFFSET ;将 PHY_OFFSET 映射之后的、linux内核空间的、虚拟地址,定义为其 PAGE_OFFSET ,是值为3g。
  • 内存中的前面部分内存存放内存映射表等相关内存,真正使用的是不是最开始,而是最开始后面的某处为起点的内容。
  • linux中,使用 ioremap 可以将整个4G中的物理地址进行 remap ,之后用返回的虚拟地址访问各种设备。
  • linux内核中的各种内存函数(例如 vmalloc , kmalloc )只是对ddr内存进行管理。
  • linux的内存管理函数 kmalloc 以及 get_free_pages 之类的函数返回的只是内核管理内存的虚拟空间( PAGE_OFFSET 为其起点)中的一部分,这个部分和物理地址 PHY_OFFSET 是线性映射的,可以用 _pa_va 宏进行物理地址和虚拟地址之间的转换。
  • vmalloc 返回的地址也是内存映射之后的虚拟空间的一部分,但是不能用 _pa_va 宏转换,因为它返回的内核虚拟地址不是和物理地址线性映射的。

上面需要注意的就是,ddr内存和io外设口之间的区别。更多内容,需仔细参考Linux内存管理的内容。

其它

2012-01-10 18:20:38
另外,补充一点内存映射的内容(20120106说过),内存通过mmu管理的时候,mmu表项存放物理和虚拟地址映射关系,mmu通过这个表项进行初始化,使用mmu管理的时候只能访问虚拟地址,如果一个虚拟地址没有在表项中映射过,那么访问这个地址就会有问题,所以通过mmc访问一个地址,那么这个地址必然是虚拟地址,并且虚拟地址在mmu表中要添加相应的表项。

另外,mmu映射的大小单位至少是一页。当然如果dma方式的话,就不需要这个虚拟地址物理地址映射了,直接给出地址进行访问。

还有一个就是对于外设寄存器映射,可能多个外设在同一个总线的地址空间上面,这样想要使用相应的寄存器的地址进行访问,只需要映射一下相应的总线,就行了,不用对所有的寄存器都进行映射。
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