微機(jī)總線地址

地址總線：

• 百度百科解釋： 地址總線 (Address Bus；又稱：位址總線) 屬于一種電腦總線 （一部份），是由CPU 或有DMA 能力的單元，用來溝通這些單元想要存?。ㄗx取/寫入）電腦內(nèi)存元件/地方的實(shí)體位址。
• 地址總線 = cpu能夠訪問內(nèi)存的范圍：用一個(gè)現(xiàn)象來解釋地址總線：裝了32位的win7系統(tǒng)，明明內(nèi)存條8G，可是系統(tǒng)只識(shí)別了3.8G，裝了64位，才能識(shí)別到8G。32位能表示/訪問 4,294,967,296 bit

• 地址總線 = CPU尋找外部的內(nèi)存單元靠的是地址總線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。如果CPU有8根地址總線，每根線上傳輸0或1，那么傳輸?shù)臄?shù)據(jù)范圍為00000000~ 11111111，每一個(gè)數(shù)值都對(duì)應(yīng)內(nèi)存中的一個(gè)內(nèi)存單元，所以可以找到編號(hào)為00000000~ 11111111號(hào)的內(nèi)存單元。如果傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為00110011，那么就會(huì)找到00110011號(hào)內(nèi)存單元，如果傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為10110111，那么就會(huì)找到10110111號(hào)內(nèi)存單元。編號(hào)不在[00000000，11111111]范圍內(nèi)的CPU就尋找不到，例如100000000號(hào)內(nèi)存單元，CPU就尋找不到。尋址能力就是計(jì)算CPU能尋找多少個(gè)內(nèi)存單元，00000000~11111111號(hào)內(nèi)存單元，一共有256個(gè)，一個(gè)內(nèi)存單元的大小為1byte，這256個(gè)內(nèi)存單元的大小為256byte。
• CPU是通過地址總線來指定存儲(chǔ)單元的。
• **==地址總線決定了cpu所能訪問的最大內(nèi)存空間的大小==。eg: 10根地址線能訪問的最大的內(nèi)存為1024**（2的10次方）位二進(jìn)制數(shù)據(jù)(1B)
• 地址總線是地址線數(shù)量之和。若CPU的地址總線寬度是32位，那么CPU的尋址范圍是4G（2的32次方位），所以最多支持4G內(nèi)存.
• 比如上面我們說的那個(gè)現(xiàn)象：裝了32位的win7系統(tǒng)，明明內(nèi)存條8G，可系統(tǒng)只是別了3.8G，裝了64位才能識(shí)別到8G。裝了32位的操作系統(tǒng)CPU的訪問范圍是2^32bit,就是4194304kbit，就是4096Mbit，等于4G。樹莓派也是32位 ，一個(gè)G的內(nèi)存，但它只能訪問949M剩下的挪作他用。

數(shù)據(jù)總線：

• CPU通過地址總線尋址，然后通過數(shù)據(jù)總線與外部設(shè)備互換信息。
• 是CPU與內(nèi)存或其他器件之間的數(shù)據(jù)傳送的通道。
• 數(shù)據(jù)總線的寬度決定了CPU和外界的數(shù)據(jù)傳送速度。
• 每條傳輸線一次只能傳輸1位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。eg: 8根數(shù)據(jù)線一次可傳送一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)(即一個(gè)字節(jié))。
• 數(shù)據(jù)總線是數(shù)據(jù)線數(shù)量之和，數(shù)據(jù)總線的位數(shù)決定CPU單次通信能交換的信息數(shù)量。

數(shù)據(jù)總線的寬度對(duì)CPU的性能的影響：

• 首先，總線的速度（即：CPU的主頻，CPU的性能指標(biāo)之一）決定CPU和外設(shè)互換信息的速度。
• 其次，數(shù)據(jù)總線的寬度也是表示CPU性能的參數(shù)之一（通常，我們說“64位的CPU”是指CPU的數(shù)據(jù)總線的寬度是64位）。如：64位數(shù)據(jù)總線的CPU一次就能取出64bit的數(shù)據(jù)，8位數(shù)據(jù)總線的CPU一次只能取出8bit的數(shù)據(jù)，在相同頻率的情況下，8位數(shù)據(jù)總線的CPU就得連續(xù)取8次數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量才能和64位數(shù)據(jù)總線一次取出的數(shù)據(jù)量相同，單就比較取數(shù)據(jù)的性能就相差8倍。況且，通常CPU中的寄存器的位數(shù)與數(shù)據(jù)總線的寬度一樣，所以在數(shù)據(jù)處理方面，64位的CPU又比8位的CPU快很多。
• CPU的地址總線位數(shù)和數(shù)據(jù)總線可以不同（典型代表就是51單片機(jī)），但是一般都相同。16位機(jī)有16根數(shù)據(jù)總線，20根地址總線，能訪問1M（2的20次方），32位機(jī)有32根數(shù)據(jù)總線，32根地址總線，能訪問4G（2的32次方），64位機(jī)確實(shí)有64根數(shù)據(jù)總線。

物理地址（PA）

• 百度百科解釋：網(wǎng)卡物理地址存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)單元對(duì)應(yīng)實(shí)際地址稱物理地址，與邏輯地址相對(duì)應(yīng)。網(wǎng)卡的物理地址通常是由網(wǎng)卡生產(chǎn)廠家寫入網(wǎng)卡的EPROM（一種閃存芯片，通?？梢酝ㄟ^程序擦寫），它存儲(chǔ)的是傳輸數(shù)據(jù)時(shí)真正賴以標(biāo)識(shí)發(fā)出數(shù)據(jù)的電腦和接收數(shù)據(jù)的主機(jī)的地址。

• 這里說的 物理地址是內(nèi)存中的內(nèi)存單元實(shí)際地址，不是外部總線連接的其他電子元件的地址！**==物理地址屬于比較好理解的，物理地址就是內(nèi)存中每個(gè)內(nèi)存單元的編號(hào)==**，這個(gè)編號(hào)是順序排好的，物理地址的大小決定了內(nèi)存中有多少個(gè)內(nèi)存單元，物理地址的大小由地址總線的位寬決定!物理地址是硬件實(shí)際地址或絕對(duì)地址

虛擬地址（VA）

• 虛擬地址是Windows程序時(shí)運(yùn)行在386保護(hù)模式下，這樣程序訪問存儲(chǔ)器所使用的==邏輯地址（基于算法的地址[軟件層面的地址：假地址]）稱為虛擬地址==，與實(shí)地址模式下的分段地址類似，虛擬地址也可以寫為“段：偏移量”的形式，這里的段是指段選擇器。而linux沒有各種保護(hù)模式，本來用的就是虛擬地址。
• 虛擬地址是CPU保護(hù)模式下的一個(gè)概念，保護(hù)模式是80286系列和之后的x86兼容CPU操作模式，在CPU引導(dǎo)完操作系統(tǒng)內(nèi)核后，操作系統(tǒng)內(nèi)核會(huì)進(jìn)入一種CPU保護(hù)模式，也叫虛擬內(nèi)存管理，在這之后的程序在運(yùn)行時(shí)都處于虛擬內(nèi)存當(dāng)中，虛擬內(nèi)存里的所有地址都是不直接的，所以你有時(shí)候可以看到一個(gè)虛擬地址對(duì)應(yīng)不同的物理地址，比如A進(jìn)程里的call函數(shù)入口虛擬地址是0x001，而B也是，但是它倆對(duì)應(yīng)的物理地址卻是不同的，操作系統(tǒng)采用這種內(nèi)存管理方法。
• 是防止程序?qū)ξ锢淼刂穼憯?shù)據(jù)造成一些不可必要的問題，比如知道了A進(jìn)程的物理地址，那么向這個(gè)地址寫入數(shù)據(jù)就會(huì)造成A進(jìn)程出現(xiàn)問題，在虛擬內(nèi)存中運(yùn)行程序永遠(yuǎn)不知道自己處于內(nèi)存中那一段的物理地址上！現(xiàn)在操作系統(tǒng)運(yùn)行在保護(hù)模式下即便知道其他進(jìn)程的物理地址也不允許向其寫入！但是可以通過操作系統(tǒng)留下的后門函數(shù)獲取該進(jìn)程上的虛擬地址空間所有控制權(quán)限并寫入指定數(shù)據(jù)。
• 虛擬內(nèi)存管理采用一種拆東墻補(bǔ)西墻的形式，所以虛擬內(nèi)存的內(nèi)存會(huì)比物理內(nèi)存要大許多。在進(jìn)入虛擬模式之前CPU以及Bootloader（BootLoader是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前運(yùn)行。可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個(gè)合適狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境），操作系統(tǒng)內(nèi)核均運(yùn)行在實(shí)模式下，直接對(duì)物理地址進(jìn)行操作！虛擬內(nèi)存中也有分頁管理，這種管理方法是為了確保內(nèi)存中不會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存碎片，當(dāng)操作系統(tǒng)內(nèi)核初始化完畢內(nèi)存中的分頁表后CPU的分頁標(biāo)志位會(huì)被設(shè)置，這個(gè)分頁標(biāo)志位是給MMU看的！
• MMU是Memory Management Unit的縮寫，中文名是內(nèi)存管理單元，它是==中央處理器（CPU）中用來管理虛擬存儲(chǔ)器、物理存儲(chǔ)器的控制線路，同時(shí)也負(fù)責(zé)虛擬地址映射為物理地址，以及提供硬件機(jī)制的內(nèi)存訪問授權(quán)，多用戶多進(jìn)程操作系統(tǒng)==。作用有兩點(diǎn)，地址翻譯和內(nèi)存保護(hù)。==MMU將虛擬地址翻譯為物理地址。==

有關(guān)各種地址介紹的博文：

物理地址、虛擬地址、總線地址物理地址和總線地址區(qū)別

頁表（MMU的單元）

分頁管理：

• 內(nèi)存分頁其實(shí)就是我們所說的4G空間，內(nèi)存的所有內(nèi)存被操作系統(tǒng)內(nèi)核以4G為每頁劃分開，當(dāng)我們程序運(yùn)行時(shí)會(huì)被加載到內(nèi)存中的4G空間里，其實(shí)說是有4G其實(shí)并沒有真正在的4G空間，4G空間中有一小部分被映射到了物理內(nèi)存中，或者被映射到了硬盤的文件上（fopen），或者沒有被映射，還有一部分在內(nèi)存當(dāng)中就會(huì)被劃分棧，堆，其中有大片大片的內(nèi)存是沒有被映射的，同樣物理內(nèi)存也是被分頁了用來與虛擬內(nèi)存產(chǎn)生映射關(guān)系。將虛擬地址映射為物理地址有一個(gè)算法（頁表）決定了將虛擬地址映射到物理地址的哪個(gè)位置，頁表是通過MMU（分頁內(nèi)存管理單元）來管理的，就是設(shè)計(jì)完頁表后通過MMU來執(zhí)行將虛擬地址映射為物理地址。
• 其實(shí)真正情況下只有3G用戶空間，假如你的內(nèi)存是4G的那么其中有1G是給操作系統(tǒng)內(nèi)核使用的，所謂的4G空間只是操作系統(tǒng)基于虛擬內(nèi)存這種拆東墻補(bǔ)西墻的形式給你一種感覺每個(gè)進(jìn)程都有4G的可用空間一樣！這里來說一下拆東墻補(bǔ)西墻，當(dāng)我們程序被加載進(jìn)4G空間時(shí)其實(shí)根本用不了所謂的4G空間，其中有大片內(nèi)存被閑置，那么這個(gè)時(shí)候呢，其他程序被加載進(jìn)來時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)存不夠了，就把其他程序里的4G空間里閑置部分拿出來給這個(gè)進(jìn)程用，換之這個(gè)進(jìn)程內(nèi)存不夠時(shí)就會(huì)把其他進(jìn)程里閑置的空間拿過來給該進(jìn)程使用。銀行也是如此！
• 當(dāng)我們要對(duì)物理地址做操作時(shí)比如if語句要根據(jù)CPU的狀態(tài)標(biāo)志寄存器來做不同的跳轉(zhuǎn)，那么這個(gè)時(shí)候就要對(duì)CPU額狀態(tài)寄存器做操作了就必須知道它的物理地址，內(nèi)存中有一個(gè)電子元件叫MMU負(fù)責(zé)從操作系統(tǒng)已經(jīng)初始化好的內(nèi)存映射表里查詢與虛擬地址對(duì)應(yīng)的物理地址并轉(zhuǎn)換，比如mov0x4h8這個(gè)是虛擬地址，當(dāng)我們要對(duì)這個(gè)虛擬地址里寫數(shù)據(jù)時(shí)那么MMU會(huì)先判斷CPU的分頁狀態(tài)寄存器里的標(biāo)志狀態(tài)是否被設(shè)定，如果被設(shè)定那么MMU就會(huì)捕獲這個(gè)虛擬地址物理并在操作系統(tǒng)內(nèi)核初始化好的內(nèi)存映射表里查詢與之對(duì)應(yīng)的物理地址，并將其轉(zhuǎn)換成真正的實(shí)際物理地址，然后在對(duì)這個(gè)實(shí)際的物理地址給CPU，在由CPU去執(zhí)行對(duì)應(yīng)的命令，相反CPU往內(nèi)存里讀數(shù)據(jù)時(shí)比如A進(jìn)程要讀取內(nèi)存中某個(gè)虛擬地址的數(shù)據(jù)，A進(jìn)程里的指令給的是虛擬地址，MMU首先會(huì)檢查CPU的分頁狀態(tài)寄存器標(biāo)志位是否被設(shè)置，如果被設(shè)置MMU會(huì)捕獲這個(gè)虛擬地址并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的物理地址然后提交給CPU，在由CPU到內(nèi)存中去取數(shù)據(jù)！

更詳細(xì)的地址問題看這里

BCM2835芯片手冊(cè)

下面截取樹莓派芯片手冊(cè)的一張圖：BCM2835是樹莓派3B CPU的型號(hào)，是ARM-cotexA53架構(gòu)，cpu Bus是地址總線，00000000~FFFFFFFF是CPU尋址的范圍（4G）。DMA是高速拷貝單元，CPU可以發(fā)動(dòng)DMA直接讓DMA進(jìn)行數(shù)據(jù)拷貝，直接內(nèi)存訪問單元。物理地址（PA）1G、虛擬地址（VA）4G若程序大于物理地址1G,是不是就跑不了了，不是的，它有個(gè)MMU的單元，把物理地址映射成虛擬地址，我們操作的代碼基本上都是在虛擬地址，它有一個(gè)映射頁表（上面提及到過）

• 通過芯片手冊(cè)了解樹莓派的GPIO：有54條通用I/O GPIO行，分為兩行，備用功能通常是外圍IO并且可以在每個(gè)銀行中出現(xiàn)一個(gè)外圍設(shè)備，以允許靈活地選擇IO電壓。

• GPIO有41個(gè)寄存器，所有訪問都是32位的。

• Description是寄存器的功能描述。GPFSEL0（寄存器名）GPIO Function Select 0（功能選擇：輸入或輸出）；GPSET0 （寄存器名）GPIO Pin Output Set 0（將IO口置0）；GPSET1（寄存器名）GPIO Pin Output Set 1（將IO口置1）；GPCLR0（寄存器名）GPIO Pin Output Clear 0 （清0）下圖的地址是：總線地址（并不是真正的物理地址）

• FSELn表示GPIOn，下圖給出第九個(gè)引腳的功能選擇示例，對(duì)寄存器的29-27進(jìn)行配置，進(jìn)而設(shè)置相應(yīng)的功能。根據(jù)圖片下方的register 0表示0~9使用的是register 0這個(gè)寄存器。

• 輸出集寄存器用于設(shè)置GPIO管腳。SET{n}字段定義，分別對(duì)GPIO引腳進(jìn)行設(shè)置，將“0”寫入字段沒有作用。如果GPIO管腳為在輸入(默認(rèn)情況下)中使用，那么SET{n}字段中的值將被忽略。然而，如果引腳隨后被定義為輸出，那么位將被設(shè)置根據(jù)上次的設(shè)置/清除操作。分離集和明確功能取消對(duì)讀-修改-寫操作的需要。GPSETn寄存器為了使IO口設(shè)置為1，set4位設(shè)置第四個(gè)引腳，也就是寄存器的第四位。

• 輸出清除寄存器用于清除GPIO管腳。CLR{n}字段定義要清除各自的GPIO引腳，向字段寫入“0”沒有作用。如果的在輸入(默認(rèn))，然后在CLR{n}字段的值是忽略了。然而，如果引腳隨后被定義為輸出，那么位將被定義為輸出根據(jù)上次的設(shè)置/清除操作進(jìn)行設(shè)置。分隔集與清函數(shù)消除了讀-修改-寫操作的需要。GPCLRn是清零功能寄存器。

配置樹莓派的pin4引腳為輸出引腳：

功能選擇輸出/輸入（GPIOFunctionSelectRegisters）32位
14-12001=GPIOPin4isanoutput

只需要將GPFSL0這個(gè)寄存器的14~12位設(shè)置為001就可以了。只需要將0x6（對(duì)應(yīng)的2進(jìn)制是110）左移12位·然后取反再與上GPFSL0就可以將13、14這兩位配置為0，然后再將0x6（對(duì)應(yīng)2進(jìn)制110）左移12位，然后或上GPFSL0即可將12位置1。

• 可使用copy_from_user()這個(gè)函數(shù)在驅(qū)動(dòng)代碼里面讀取用戶輸入的指令，使用copy_to_user()這個(gè)函數(shù)讓引腳反饋現(xiàn)在的狀態(tài)，也就是讓用戶讀取到。

若想找樹莓派引腳點(diǎn)這里

樹莓派IO操控驅(qū)動(dòng)代碼：

ioremap、iounmap：

一. 一般我們的外設(shè)都是通過讀寫設(shè)備上的寄存器來進(jìn)行的，通常包括控制寄存器、狀態(tài)寄存器、數(shù)據(jù)寄存器三大類。外設(shè)的寄存器通常被連續(xù)編址，并且根據(jù)CPU的體系架構(gòu)不同CPU對(duì)IO端口的編制方式有兩種：

• IO映射方式（IO-mapped）：比較典型的有X86處理器為外設(shè)專門實(shí)現(xiàn)了一個(gè)單獨(dú)的地址空間，稱為“IO端口空間”或者“IO地址空間”，此時(shí)CPU可以通過專門的指令（比如X86的IN和OUT）來訪問這個(gè)“IO端口空間”。
• 內(nèi)存映射方式（memory-mapped）：RISC指令系統(tǒng)的CPU一般只實(shí)現(xiàn)一個(gè)物理地址空間，外設(shè)IO端口成為內(nèi)存的一部分。此時(shí)CPU可以訪問外設(shè)的IO端口，就像訪問自己的內(nèi)存一樣方便，不必再設(shè)置專門的指令來訪問。在驅(qū)動(dòng)開發(fā)過程中一般使用內(nèi)存映射方式。

二、 在驅(qū)動(dòng)開發(fā)過程中，一般來說外設(shè)的IO內(nèi)存資源的物理地址是已知的，由硬件的設(shè)計(jì)決定。但是CPU不會(huì)為這些已知的外設(shè)IO內(nèi)存資源預(yù)先指定虛擬地址的值，所以驅(qū)動(dòng)程序不可以直接就通過外設(shè)的物理地址訪問到IO內(nèi)存，而必須要將其映射到虛擬地址空間（通過頁表），然后才能根據(jù)內(nèi)核映射過后的虛擬地址來通過內(nèi)存指令訪問這些IO內(nèi)存，并對(duì)其進(jìn)行操作。

三、 在Linux內(nèi)核的io.h頭文件中聲明了ioremap（）函數(shù)，用來將IO內(nèi)存資源映射到核心虛擬地址空間（3Gb~4GB）中，當(dāng)然不用了可以將其取消映射iounmap（）。這兩個(gè)函數(shù)在mm/ioremap.c文件中：

開始映射：void*ioremap（unsignedlongphys_addr,unsignedlongsize,unsignedlongflags）
//用map映射一個(gè)設(shè)備意味著使用戶空間的一段地址關(guān)聯(lián)到設(shè)備內(nèi)存上，這使得只要程序在分配的地址范圍內(nèi)進(jìn)行讀取或?qū)懭?，?shí)際上就是對(duì)設(shè)備的訪問。
第一個(gè)參數(shù)是映射的起始地址
第二個(gè)參數(shù)是映射的長度
第二個(gè)參數(shù)怎么定啊？
====================
這個(gè)由你的硬件特性決定。
比如，你只是映射一個(gè)32位寄存器，那么長度為4就足夠了。
（這里樹莓派IO口功能設(shè)置寄存器、IO口設(shè)置寄存器都是32位寄存器，所以分配四個(gè)字節(jié)就夠了）

比如：GPFSEL0=(volatileunsignedint*)ioremap(0x3f200000,4);
GPSET0=(volatileunsignedint*)ioremap(0x3f20001C,4);
GPCLR0=(volatileunsignedint*)ioremap(0x3f200028,4);
這三行是設(shè)置寄存器的地址,volatile的作用是作為指令關(guān)鍵字
確保本條指令不會(huì)因編譯器的優(yōu)化而省略，且要求每次直接讀值
ioremap函數(shù)將物理地址轉(zhuǎn)換為虛擬地址，IO口寄存器映射成普通內(nèi)存單元進(jìn)行訪問。

解除映射：voidiounmap（void*addr）//取消ioremap所映射的IO地址
比如：
iounmap(GPFSEL0);
iounmap(GPSET0);
iounmap(GPCLR0);//卸載驅(qū)動(dòng)時(shí)釋放地址映射

樹莓派IO口四的驅(qū)動(dòng)代碼：

#include//file_operations聲明
#include//module_initmodule_exit聲明
#include//__init__exit宏定義聲明
#include//classdevise聲明
#include//copy_from_user的頭文件
#include//設(shè)備號(hào)dev_t類型聲明
#include//ioremapiounmap的頭文件


staticstructclass*pin4_class;
staticstructdevice*pin4_class_dev;

staticdev_tdevno;//設(shè)備號(hào)
staticintmajor=231;//主設(shè)備號(hào)
staticintminor=0;//次設(shè)備號(hào)
staticchar*module_name="pin4";//模塊名

volatileunsignedint*GPFSEL0=NULL;
volatileunsignedint*GPSET0=NULL;
volatileunsignedint*GPCLR0=NULL;
//這三行是設(shè)置寄存器的地址
//volatile的作用是作為指令關(guān)鍵字，確保本條指令不會(huì)因編譯器的優(yōu)化而省略，且要求每次直接讀值

//led_open函數(shù)
staticintpin4_open(structinode*inode,structfile*file)
{
printk("pin4_open
");//內(nèi)核的打印函數(shù)和printf類似

//配置pin4引腳為輸出引腳
*GPFSEL0&=~(0x6<<12);//把bit13、bit14置為0
//0x6是110<<12左移12位?~取反?&按位與
*GPFSEL0|=~(0x1<<12);//把12置為1|按位或

return0;

}
//read函數(shù)
staticintpin4_read(structfile*file,char__user*buf,size_tcount,loff_t*ppos)
{
printk("pin4_read
");//內(nèi)核的打印函數(shù)和printf類似

return0;
}

//led_write函數(shù)
staticssize_tpin4_write(structfile*file,constchar__user*buf,size_tcount,loff_t*ppos)
{
intusercmd;
printk("pin4_write
");//內(nèi)核的打印函數(shù)和printf類似

//獲取上層write函數(shù)的值
copy_from_user(&usercmd,buf,count);//將應(yīng)用層用戶輸入的指令讀如usercmd里面
//根據(jù)值來操作io口，高電平或者低電平
if(usercmd==1){
printk("set1
");
*GPSET0|=0x01<4;
}
elseif(usercmd==0){
printk("set0
");
*GPCLR0|=0x01<4;
}
else{
printk("undo
");
}
return0;
}

staticstructfile_operationspin4_fops={

.owner=THIS_MODULE,
.open=pin4_open,
.write=pin4_write,
.read=pin4_read,
};

//static限定這個(gè)結(jié)構(gòu)體的作用，僅僅只在這個(gè)文件。
int__initpin4_drv_init(void)//真實(shí)的驅(qū)動(dòng)入口
{
intret;
devno=MKDEV(major,minor);//創(chuàng)建設(shè)備號(hào)
ret=register_chrdev(major,module_name,&pin4_fops);//注冊(cè)驅(qū)動(dòng)告訴內(nèi)核，把這個(gè)驅(qū)動(dòng)加入到內(nèi)核驅(qū)動(dòng)的鏈表中
pin4_class=class_create(THIS_MODULE,"myfirstdemo");//讓代碼在dev下自動(dòng)>生成設(shè)備
pin4_class_dev=device_create(pin4_class,NULL,devno,NULL,module_name);//創(chuàng)建設(shè)備文件

GPFSEL0=(volatileunsignedint*)ioremap(0x3f200000,4);
GPSET0=(volatileunsignedint*)ioremap(0x3f20001C,4);
GPCLR0=(volatileunsignedint*)ioremap(0x3f200028,4);

printk("insmoddriverpin4success
");
return0;
}

void__exitpin4_drv_exit(void)
{

iounmap(GPFSEL0);
iounmap(GPSET0);
iounmap(GPCLR0);//卸載驅(qū)動(dòng)時(shí)釋放地址映射

device_destroy(pin4_class,devno);
class_destroy(pin4_class);
unregister_chrdev(major,module_name);//卸載驅(qū)動(dòng)
}
module_init(pin4_drv_init);//入口，內(nèi)核加載驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，這個(gè)宏會(huì)被調(diào)用，去調(diào)用pin4_drv_init這個(gè)函數(shù)
module_exit(pin4_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPLv2");

1. 設(shè)置寄存器的地址

設(shè)置寄存器的地址，但是這樣寫是有問題的，我們上面講到了在內(nèi)核里代碼和上層代碼訪問的是虛擬地址（VA），而現(xiàn)在設(shè)置的是物理地址，**==必須把物理地址轉(zhuǎn)換成虛擬地址==**

//這三行是設(shè)置寄存器的地址
volatileunsignedint*GPFSEL0=volatile(unsignedint*)0x3f200000;
volatileunsignedint*GPSET0=volatile(unsignedint*)0x3f20001C;
volatileunsignedint*GPCLR0=volatile(unsignedint*)0x3f200028;
//volatile的作用是作為指令關(guān)鍵字，確保本條指令不會(huì)因編譯器的優(yōu)化而省略，且要求每次直接讀值

我們先把地址初始

volatileunsignedint*GPFSEL0=NULL;
volatileunsignedint*GPSET0=NULL;
volatileunsignedint*GPCLR0=NULL;

在初始化int __init pin4_drv_init(void) //真實(shí)的驅(qū)動(dòng)入口里賦值。

//整數(shù)11//0xb 11 00010001即便是16進(jìn)制也是整數(shù)，左邊是volatile unsigned int* GPFSEL0 右邊也強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成（volatile unsigned int*）

volatile的作用是作為指令關(guān)鍵字，確保本條 ==指令不會(huì)因編譯器的優(yōu)化而省略==，==且要求每次直接讀值==因?yàn)樗堑刂肺蚁Ｍ菬o符號(hào)的unsigned

我們?cè)诰帉戲?qū)動(dòng)程序的時(shí)候，IO空間的起始地址是0x3f000000,加上GPIO的偏移量0x2000000,所以GPIO的物理地址應(yīng)該是從0x3f200000開始的然后在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行Linux系統(tǒng)的MMU內(nèi)存虛擬化管理，映射到虛擬地址上。用到了一個(gè)函數(shù)ioremap

//物理地址轉(zhuǎn)換成虛擬地址，io口寄存器映射成普通內(nèi)存單元進(jìn)行訪問
GPFSEL0=(volatileunsignedint*)ioremap(0x3f200000,4);
GPSET0=(volatileunsignedint*)ioremap(0x3f20001C,4);
GPCLR0=(volatileunsignedint*)ioremap(0x3f200028,4);//4是4個(gè)字節(jié)

2. 配置pin4引腳為輸出引腳

配置pin4引腳為輸出引腳 bit 12-14 配置成001

3130······1413121110987654321
00······00100000000000

//配置pin4引腳為輸出引腳bit12-14配置成001
*GPFSEL0&=~(0x6<<12);//把bit13、bit14置為0
//0x6是110<<12左移12位?~取反?&按位與
*GPFSEL0|=~(0x1<<12);//把12置為1|按位或

忘記按位與 按位或 點(diǎn)這里

3. 獲取上層write函數(shù)的值，根據(jù)值來操作io口，高電平或者低電平

用copy_form_user(char *buf , user_buf , count)獲取上層write函數(shù)的值

intusercmd;
copy_from_user(&usercmd,buf,count);//將應(yīng)用層用戶輸入的指令讀如usercmd里面

//根據(jù)值來操作io口，高電平或者低電平
printk("getvalue
");
if(usercmd==1){
printk("set1
");//置1
*GPSET0|=0x01<4;//用|或操作目的是不影響其他位
//寫1是讓寄存器開啟置1讓bit4為高電平
}
elseif(usercmd==0){
printk("set0
");//清0
*GPCLR0|=0x01<4;//用|或操作目的是不影響其他位
//寫1是讓清0寄存器開啟置0讓bit4為低電平
}
else{
printk("undo
");//提示不支持該指令
}

4. 解除映射

解除映射：void iounmap（void* addr）；//取消ioremap所映射的IO地址

void__exitpin4_drv_exit(void)
{
iounmap(GPFSEL0);//解除映射GPFSEL0
iounmap(GPSET0);//解除映射GPSET0
iounmap(GPCLR0);//解除映射GPCLR0

device_destroy(pin4_class,devno);//先銷毀設(shè)備
class_destroy(pin4_class);//再銷毀類
unregister_chrdev(major,module_name);//卸載驅(qū)動(dòng)

}

上層測試代碼：

#include
#include
#include
#include
#include
#include

intmain()
{
intfd;
intcmd;
intdata;

fd=open("/dev/pin4",O_RDWR);
if(fd<0){
printf("openfailed
");
}else{
printf("opensuccess
");
}

printf("inputcommnd:1/0
1:setpin4high
0:setpin4low
");
scanf("%d",&cmd);

printf("cmd=%d
",cmd);
fd=write(fd,&cmd,4);//cmd類型是int所以寫4
}

驅(qū)動(dòng)卸載

在裝完驅(qū)動(dòng)后可以使用指令：sudo rmmod +驅(qū)動(dòng)名（不需要寫ko）將驅(qū)動(dòng)卸載。

IO口驅(qū)動(dòng)代碼編譯

1. 首先在系統(tǒng)目錄/SYSTEM/linux-rpi-4.14.y下使用指令：ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make modules對(duì)驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行編譯生成.ko文件.
2. 然后將編譯后的驅(qū)動(dòng)發(fā)送到樹莓派：scp ./drivers/char/pin4driver.ko pi@192.168.0.104:/home/pi，然后再將上層代碼進(jìn)行編譯：arm-linux-gnueabihf-gcc pin4test.c -o realtest，然后再將測試代碼傳到樹莓派：scp realtest pi@192.168.43.136:/home/pi/
3. 然后在樹莓派上面使用指令：insmod pin4drive.ko進(jìn)行加載驅(qū)動(dòng)（然后lsmod即可查看到該驅(qū)動(dòng)），
4. 然后使用指令：sudo chmod 666 /dev/pin4給予pin4這個(gè)設(shè)備可訪問權(quán)限，還可以在虛擬機(jī)上面使用mk5sum查看驅(qū)動(dòng)文件的值，并在樹莓派上面使用該指令進(jìn)行查看該驅(qū)動(dòng)文件的值，看是否一致。
5. dmesg查看內(nèi)核打印的信息，如下圖所示：
6. 然后運(yùn)行測試代碼，在新建一個(gè)窗口，使用指令gpio readall可以看到BCM下面的4號(hào)引腳模式是輸出模式，電平是低電平或高電平（根據(jù)輸入的上層代碼而定，輸入0就是低電平，輸入1就是高電平），這里我輸入的是0，如下圖所示：

有關(guān)驅(qū)動(dòng)代碼里面GPIO口地址的問題：

有關(guān)驅(qū)動(dòng)代碼里面GPIO口地址的問題：

• 7Ennnnn意思是7E00000到7EFFFFFF，F(xiàn)2000000是3F000000映射的虛擬地址，然后7E00000和F200000對(duì)應(yīng)，芯片手冊(cè)里面使用的是和虛擬地址F200000有著對(duì)應(yīng)關(guān)系的地址——7E00000，芯片手冊(cè)上面地址偏移多少物理地址就偏移多少
• 根據(jù)上方圖片描述，外設(shè)的物理地址范圍是m 0x3F000000 to0x3FFFFFFF，所以你看到的7E200000對(duì)應(yīng)的實(shí)際物理地址應(yīng)該是0x3F000000 + （7E200000-7E000000）
• GPFSEL0=(volatile unsigned int *)ioremap(0x3f200000,4); GPSET0 =(volatile unsigned int *)ioremap(0x3f20001C,4); GPCLR0 =(volatile unsigned int *)ioremap(0x3f200028,4);
• 0x3f200000，0x3f20001C，0x3f200028是物理地址，樹莓派的外設(shè)空間的起始地址是0x3f000000，根據(jù)芯片手冊(cè)可知對(duì)應(yīng)寄存器的偏移量為,比如GPFSEL0寄存器的實(shí)際地址是0x3f200000=0x3F000000 + （7E200000-7E000000）
• 然后通過數(shù)據(jù)手冊(cè)可以看到，樹莓派相關(guān)寄存器的總線地址（和映射的虛擬地址有某種對(duì)應(yīng)關(guān)系的地址）進(jìn)而可得知偏移量，如下圖所示：