Linux内核访问外设IO资源：动态映射与静态映射解析

"本文档详细介绍了Linux内核访问外设IO资源的两种主要方式：动态映射(ioremap)和静态映射(map_desc)，重点阐述了动态映射的原理和应用实例。" 在Linux内核中，由于内核空间与用户空间的隔离，直接访问外设的I/O资源通常是不可能的。为了能够操作这些资源，例如访问硬件接口寄存器，Linux提供了两种映射机制，将外设的物理地址映射到内核的虚拟地址空间。 1. 动态映射(ioremap) 动态映射是Linux内核中较为常见且简便的访问外设I/O资源的方法。它通过`ioremap`宏实现，该宏实际调用`__ioremap`函数。`__ioremap`函数接收三个参数：要映射的物理地址`phys_addr`，映射的大小`size`以及一些标志`flags`，用于定义映射的权限和特性。映射完成后，返回的是一个内核虚拟地址，可以安全地用于在内核代码中进行读写操作。例如，在驱动程序中，可以使用`ioremap`映射外设的物理地址，然后通过读写返回的虚拟地址来控制外设。如果映射失败，返回`NULL`，需要进行错误处理。 以S3C2410平台的I2S驱动为例，假设I2S寄存器的物理地址为0x55000000，可以定义宏`S3C2410_PA_IIS`，然后在驱动中调用`ioremap`将这个物理地址映射到内核空间，如： ```c our_card->regs = ioremap(S3C2410_PA_IIS, 0x100); ``` 之后，就可以通过`readl`和`writel`函数来读写映射后的地址，实现对I2S寄存器的操作。 2. 静态映射(map_desc) 静态映射相对较少使用，通常用于设备树或其他早期初始化阶段，它需要在编译时就确定，并在内核启动时预先配置。这种方式更适用于固定且不频繁改变的外设映射。静态映射涉及更复杂的步骤，包括设置内存描述符结构，然后在内核初始化期间使用`map_desc`机制进行映射。 这两种映射方式都是为了确保内核能够安全、高效地访问外设的I/O资源，同时保持内存管理的灵活性。动态映射适合于那些在运行时才能确定或者需要频繁改变的映射，而静态映射则适合于固定的、在编译时已知的外设资源。 Linux内核通过动态映射和静态映射两种机制，确保了对各种外设I/O资源的高效、安全的访问，这也是Linux系统能够灵活支持各种硬件设备的关键所在。