写一个Linux UIO的示例代码

以下是一个Linux UIO的示例代码，包含内核模块和用户空间程序：

内核模块代码（my_uio_module.c）

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#include <linux/module.h>
#include <linux/uio_driver.h>
#include <linux/ioport.h>
#include <linux/io.h>

#define MEM_BASE 0x1000000  // 假设的物理地址（需根据实际情况调整）
#define MEM_SIZE 0x1000     // 内存区域大小（4KB）

static struct uio_info my_uio_info = {
    .name = "my_uio_device",
    .version = "0.1",
    .irq = UIO_IRQ_NONE,   // 无中断
};

static int __init my_uio_init(void)
{
    // 请求内存区域（确保MEM_BASE未被占用）
    if (!request_mem_region(MEM_BASE, MEM_SIZE, "my_uio")) {
        pr_err("Failed to request memory region\n");
        return -EBUSY;
    }

    // 设置UIO内存区域信息
    my_uio_info.mem[0].name = "my_uio_region";
    my_uio_info.mem[0].addr = MEM_BASE;     // 物理地址
    my_uio_info.mem[0].size = MEM_SIZE;
    my_uio_info.mem[0].memtype = UIO_MEM_PHYS;

    // 注册UIO设备
    if (uio_register_device(NULL, &my_uio_info)) {
        pr_err("Failed to register UIO device\n");
        release_mem_region(MEM_BASE, MEM_SIZE);
        return -ENODEV;
    }

    pr_info("UIO device registered successfully\n");
    return 0;
}

static void __exit my_uio_exit(void)
{
    uio_unregister_device(&my_uio_info);
    release_mem_region(MEM_BASE, MEM_SIZE);
    pr_info("UIO device unregistered\n");
}

module_init(my_uio_init);
module_exit(my_uio_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");

用户空间程序（uio_user.c）

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#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <unistd.h>

#define UIO_DEV "/dev/uio0"
#define MAP_SIZE 0x1000  // 需与内核模块中的MEM_SIZE一致

int main() {
    int uio_fd = open(UIO_DEV, O_RDWR);
    if (uio_fd < 0) {
        perror("Failed to open UIO device");
        return 1;
    }

    // 映射内存
    void *addr = mmap(NULL, MAP_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE,
                      MAP_SHARED, uio_fd, 0);
    if (addr == MAP_FAILED) {
        perror("mmap failed");
        close(uio_fd);
        return 1;
    }

    printf("Memory mapped at address: %p\n", addr);

    // 示例：读写内存
    volatile unsigned int *regs = (volatile unsigned int *)addr;
    printf("Read initial value: 0x%x\n", regs[0]);
    regs[0] = 0x12345678;  // 写入测试值
    printf("Wrote 0x12345678, read back: 0x%x\n", regs[0]);

    // 清理
    munmap(addr, MAP_SIZE);
    close(uio_fd);
    return 0;
}

编译与运行步骤

  1. 编译内核模块：

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    obj-m += my_uio_module.o
    make -C /lib/modules/$(uname -r)/build M=$(pwd) modules

  2. 插入内核模块（需要root权限）：

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    sudo insmod my_uio_module.o
    # 检查是否注册成功
    dmesg | tail
    # 确认设备节点存在
    ls /dev/uio*

  3. 编译用户空间程序：

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    gcc uio_user.c -o uio_user

  4. 运行用户程序（需要root权限）：

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    sudo ./uio_user

注意事项

  1. 物理地址调整：
    示例中的MEM_BASE（0x1000000）是假设值，实际使用时需根据硬件手册调整。错误地址可能导致系统崩溃。

  2. 内存冲突：
    使用request_mem_region前，需确保目标地址未被其他驱动占用。可通过/proc/iomem查看已注册的内存区域。

  3. 用户权限：
    确保用户有权限访问/dev/uio*设备节点（通常需要root权限）。

  4. 中断处理：
    如需处理中断，需在my_uio_info中设置.irq和.handler，并在用户空间通过read等待中断。

  5. 动态内存分配：
    更安全的方式是使用dma_alloc_coherent动态分配物理内存，避免硬编码地址。

此示例演示了UIO的基本用法，实际开发中需结合具体硬件调整参数。