linux省去驱动直接从应用层寄存器操作

2024-03-10 05:59

本文主要是介绍linux省去驱动直接从应用层寄存器操作,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

这个外设的功能已经在zynq sdk裸机下验证通过,如果这个外设没有用到中断,我们可以通过linux下映射寄存器的方法,将这个裸机下的程序直接移植到linux下使用,这样就可以省去硬件开发驱动的工作。

一,linux内存映射

二,原理图

三,linux应用层代码解析

1,pl_gpio.h

#ifndef PL_GPIO_H
#define PL_GPIO_H
#include <stdint.h>typedef uint8_t u8;
typedef uint16_t u16;
typedef uint32_t u32;
typedef uint64_t u64;
#define XGPIO_CHAN_OFFSET  8
#define XGPIO_DATA_OFFSET	0x0   /**< Data register for 1st channel */
#define XGPIO_TRI_OFFSET	0x4   /**< I/O direction reg for 1st channel */
#define XGPIO_DATA2_OFFSET	0x8   /**< Data register for 2nd channel */
#define XGPIO_TRI2_OFFSET	0xC   /**< I/O direction reg for 2nd channel */
#define XGPIO_GIE_OFFSET	0x11C /**< Glogal interrupt enable register */
#define XGPIO_ISR_OFFSET	0x120 /**< Interrupt status register */
#define XGPIO_IER_OFFSET	0x128 /**< Interrupt enable register */typedef uintptr_t UINTPTR;typedef struct 
{UINTPTR BaseAddress;	/* Device base address */u32 IsReady;		/* Device is initialized and ready */int InterruptPresent;	/* Are interrupts supported in h/w */int IsDual;		/* Are 2 channels supported in h/w */
} XGpio;#define XGpio_Out32 Xil_Out32
#define XGpio_In32  Xil_In32#define XGpio_WriteReg(BaseAddress, RegOffset, Data) \XGpio_Out32((BaseAddress) + (RegOffset), (u32)(Data))#define XGpio_ReadReg(BaseAddress, RegOffset) \XGpio_In32((BaseAddress) + (RegOffset))#define XIL_COMPONENT_IS_READY     0x11111111U
#define XPAR_AXI_GPIO_1_BASEADDR 0x800A0000/*The following constant is used to determine which channel of the GPIO is* used for the LED if there are 2 channels supported.*/
#define LED_CHANNEL 1#define LED 0x01   /* Assumes bit 0 of GPIO is connected to an LED  */void XGpio_SetDataDirection(XGpio *InstancePtr, unsigned Channel,u32 DirectionMask);
void XGpio_DiscreteWrite(XGpio * InstancePtr, unsigned Channel, u32 Data);
void XGpio_DiscreteClear(XGpio * InstancePtr, unsigned Channel, u32 Mask);
#endif

  pl_gpio.c 

#include "pl_gpio.h"
static inline u32 Xil_In32(UINTPTR Addr)
{return *(volatile u32 *) Addr;
}
static inline void Xil_Out32(UINTPTR Addr, u32 Value)
{
#ifndef ENABLE_SAFETYvolatile u32 *LocalAddr = (volatile u32 *)Addr;*LocalAddr = Value;
#elseXStl_RegUpdate(Addr, Value);
#endif
}void XGpio_SetDataDirection(XGpio *InstancePtr, unsigned Channel,u32 DirectionMask)
{XGpio_WriteReg(InstancePtr->BaseAddress, ((Channel - 1) * XGPIO_CHAN_OFFSET) + XGPIO_TRI_OFFSET,DirectionMask);
}void XGpio_DiscreteWrite(XGpio * InstancePtr, unsigned Channel, u32 Data)
{XGpio_WriteReg(InstancePtr->BaseAddress,((Channel - 1) * XGPIO_CHAN_OFFSET) + XGPIO_DATA_OFFSET,Data);
}void XGpio_DiscreteClear(XGpio * InstancePtr, unsigned Channel, u32 Mask)
{u32 Current;unsigned DataOffset;//Calculate the offset to the data register of the GPIO  */DataOffset = ((Channel - 1) * XGPIO_CHAN_OFFSET) + XGPIO_DATA_OFFSET;//Read the contents of the data register, merge in Mask and write back resultsCurrent = XGpio_ReadReg(InstancePtr->BaseAddress, DataOffset);Current &= ~Mask;XGpio_WriteReg(InstancePtr->BaseAddress, DataOffset, Current);
}

2,ps_gpio.h

#ifndef PS_GPIO_H
#define PS_GPIO_H
#include <stdint.h>
typedef uint8_t u8;
typedef uint16_t u16;
typedef uint32_t u32;
typedef uint64_t u64;
#define XGPIOPS_SIX    6U
#define XPAR_PSU_GPIO_0_BASEADDR 0xFF0A0000extern u64 config_baseaddr;void XGpioPs_SetDirectionPin(u32 Pin, u32 Direction);
#endif

   ps_gpio.c

#include "ps_gpio.h"
u64 config_baseaddr;
#define XGPIOPS_DATA_LSW_OFFSET  0x00000000U  /* Mask and Data Register LSW, WO */
#define XGPIOPS_DATA_MSW_OFFSET  0x00000004U  /* Mask and Data Register MSW, WO */
#define XGPIOPS_DATA_OFFSET      0x00000040U  /* Data Register, RW */
#define XGPIOPS_DATA_RO_OFFSET	 0x00000060U  /* Data Register - Input, RO */
#define XGPIOPS_DIRM_OFFSET      0x00000204U  /* Direction Mode Register, RW */
#define XGPIOPS_OUTEN_OFFSET	 0x00000208U  /* Output Enable Register, RW */#define XGPIOPS_DATA_MASK_OFFSET 0x00000008U  /* Data/Mask Registers offset */
#define XGPIOPS_DATA_BANK_OFFSET 0x00000004U  /* Data Registers offset */
#define XGPIOPS_REG_MASK_OFFSET  0x00000040U  /* Registers offset */static inline u32 Xil_In32(u64 Addr)
{return *(volatile u32 *) Addr;
}static inline void Xil_Out32(u64 Addr, u32 Value)
{volatile u32 *LocalAddr = (volatile u32 *)Addr;*LocalAddr = Value;
}#define XGpioPs_ReadReg(BaseAddr, RegOffset)		\Xil_In32((BaseAddr) + (u64)(RegOffset))#define XGpioPs_WriteReg(BaseAddr, RegOffset, Data)	\Xil_Out32((BaseAddr) + (u64)(RegOffset), (u32)(Data))void XGpioPs_GetBankPin(u8 PinNumber, u8 *BankNumber, u8 *PinNumberInBank)
{u32 XGpioPsPinTable[XGPIOPS_SIX] = {0};/*This structure defines the mapping of the pin numbers to the banks when* the driver APIs are used for working on the individual pins.*/XGpioPsPinTable[0] = (u32)25; /* 0 - 25, Bank 0 */XGpioPsPinTable[1] = (u32)51; /* 26 - 51, Bank 1 */XGpioPsPinTable[2] = (u32)77; /* 52 - 77, Bank 2 */XGpioPsPinTable[3] = (u32)109; /* 78 - 109, Bank 3 */XGpioPsPinTable[4] = (u32)141; /* 110 - 141, Bank 4 */XGpioPsPinTable[5] = (u32)173; /* 142 - 173 Bank 5 */*BankNumber = 0U;while (*BankNumber < XGPIOPS_SIX) {if (PinNumber <= XGpioPsPinTable[*BankNumber]) {break;}(*BankNumber)++;}if (*BankNumber == (u8)0) {*PinNumberInBank = PinNumber;}else {*PinNumberInBank=(u8)((u32)PinNumber%(XGpioPsPinTable[*BankNumber-(u8)1]+ (u32)1));}
}void XGpioPs_SetDirectionPin(u32 Pin, u32 Direction)
{u8 Bank;u8 PinNumber;u32 DirModeReg;// Get the Bank number and Pin number within the bankXGpioPs_GetBankPin((u8)Pin, &Bank, &PinNumber);DirModeReg = XGpioPs_ReadReg(config_baseaddr,((u32)(Bank) * XGPIOPS_REG_MASK_OFFSET) + XGPIOPS_DIRM_OFFSET);if (Direction!=(u32)0) // Output Direction{ DirModeReg |= ((u32)1 << (u32)PinNumber);} else   //Input Direction{DirModeReg &= ~ ((u32)1 << (u32)PinNumber);}XGpioPs_WriteReg(config_baseaddr,((u32)(Bank) * XGPIOPS_REG_MASK_OFFSET) +XGPIOPS_DIRM_OFFSET, DirModeReg);
}void XGpioPs_SetOutputEnablePin(u32 Pin, u32 OpEnable)
{u8 Bank;u8 PinNumber;u32 OpEnableReg;// Get the Bank number and Pin number within the bank XGpioPs_GetBankPin((u8)Pin, &Bank, &PinNumber);OpEnableReg = XGpioPs_ReadReg(config_baseaddr,((u32)(Bank) * XGPIOPS_REG_MASK_OFFSET) + XGPIOPS_OUTEN_OFFSET);if (OpEnable != (u32)0) //Enable Output Enable{  OpEnableReg |= ((u32)1 << (u32)PinNumber);} else  //Disable Output Enable  {OpEnableReg &= ~ ((u32)1 << (u32)PinNumber);}XGpioPs_WriteReg(config_baseaddr,((u32)(Bank) * XGPIOPS_REG_MASK_OFFSET) + XGPIOPS_OUTEN_OFFSET, OpEnableReg);
}void XGpioPs_WritePin(u32 Pin, u32 Data)
{u32 RegOffset;u32 Value;u8 Bank;u8 PinNumber;u32 DataVar = Data;// Get the Bank number and Pin number within the bankXGpioPs_GetBankPin((u8)Pin, &Bank, &PinNumber);if (PinNumber > 15U) {// There are only 16 data bits in bit maskable registerPinNumber -= (u8)16;RegOffset = XGPIOPS_DATA_MSW_OFFSET;} else {RegOffset = XGPIOPS_DATA_LSW_OFFSET;}/*Get the 32 bit value to be written to the Mask/Data register where* the upper 16 bits is the mask and lower 16 bits is the data.*/DataVar &= (u32)0x01;Value = ~((u32)1 << (PinNumber + 16U)) & ((DataVar << PinNumber) | 0xFFFF0000U);XGpioPs_WriteReg(config_baseaddr,((u32)(Bank) * XGPIOPS_DATA_MASK_OFFSET) +RegOffset, Value);
}

3,main.c

<1>关于gpio寄存器地址,都是从vivado导出后的sdk gpio例程中复制出来,开发思路也应该是这样,先用sdk裸机程序验证。很多外设和 PL端的 IP,sdk会生成好操作的方法和操作的地址,这样就不需要我们再去找对应关系。

<2>打开/dev/mem,使用选项O_SYNC向外部写入数据通常数据是写入到cache缓冲,O_SYNC将确保数据写入至外设才返回,需要注意这里的O_SYNC,只会影响写操作,对读无影响。

<3>msync的调用:如果需要向外设一次写入比较多的数据,此时如果调用O_SYNC,将会严重影响系统的性能,此时如果不使用O_SYNC,而是在写完数据后,调用msync,这样会提升写的性能。
<4>读操作一致性问题:如果需要读外设的数据,因为cache的存在,应用中取到的数据是cache中的数据,而不是外设的最新状态,此时读到的可能是一个错误的值。

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
#include "ps_gpio.h"
#include "pl_gpio.h"
int main(void)
{int mem_fd;XGpio Gpio;mem_fd = open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC);if (mem_fd < 0){printf("open /dev/mem failed\r\n");return 0;}Gpio.BaseAddress = (u64)mmap(NULL, 1024, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, mem_fd, XPAR_AXI_GPIO_1_BASEADDR );if((u64)MAP_FAILED == Gpio.BaseAddress){printf("mmap fail\r\n");}XGpio_SetDataDirection(&Gpio, LED_CHANNEL, ~LED);while(1){/* Set the GPIO output to be low. */XGpio_DiscreteWrite(&Gpio, LED_CHANNEL, LED);usleep(500000);/* Set the GPIO Output to High. */XGpio_DiscreteClear(&Gpio, LED_CHANNEL, LED);msync((void *)Gpio.BaseAddress, 1024, MS_ASYNC);usleep(500000);}return 0;
}

 

这篇关于linux省去驱动直接从应用层寄存器操作的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/793276

相关文章

linux本机进程间通信之UDS详解

《linux本机进程间通信之UDS详解》文章介绍了Unix域套接字(UDS)的使用方法,这是一种在同一台主机上不同进程间通信的方式,UDS支持三种套接字类型:SOCK_STREAM、SOCK_DGRA... 目录基础概念本机进程间通信socket实现AF_INET数据收发示意图AF_Unix数据收发流程图A

linux环境openssl、openssh升级流程

《linux环境openssl、openssh升级流程》该文章详细介绍了在Ubuntu22.04系统上升级OpenSSL和OpenSSH的方法,首先,升级OpenSSL的步骤包括下载最新版本、安装编译... 目录一.升级openssl1.官网下载最新版openssl2.安装编译环境3.下载后解压安装4.备份

linux打包解压命令方式

《linux打包解压命令方式》文章介绍了Linux系统中常用的打包和解压命令,包括tar和zip,使用tar命令可以创建和解压tar格式的归档文件,使用zip命令可以创建和解压zip格式的压缩文件,每... 目录Lijavascriptnux 打包和解压命令打包命令解压命令总结linux 打包和解压命令打

linux如何复制文件夹并重命名

《linux如何复制文件夹并重命名》在Linux系统中,复制文件夹并重命名可以通过使用“cp”和“mv”命令来实现,使用“cp-r”命令可以递归复制整个文件夹及其子文件夹和文件,而使用“mv”命令可以... 目录linux复制文件夹并重命名我们需要使用“cp”命令来复制文件夹我们还可以结合使用“mv”命令总

Linux使用cut进行文本提取的操作方法

《Linux使用cut进行文本提取的操作方法》Linux中的cut命令是一个命令行实用程序,用于从文件或标准输入中提取文本行的部分,本文给大家介绍了Linux使用cut进行文本提取的操作方法,文中有详... 目录简介基础语法常用选项范围选择示例用法-f:字段选择-d:分隔符-c:字符选择-b:字节选择--c

Python调用Orator ORM进行数据库操作

《Python调用OratorORM进行数据库操作》OratorORM是一个功能丰富且灵活的PythonORM库,旨在简化数据库操作,它支持多种数据库并提供了简洁且直观的API,下面我们就... 目录Orator ORM 主要特点安装使用示例总结Orator ORM 是一个功能丰富且灵活的 python O

Linux使用nload监控网络流量的方法

《Linux使用nload监控网络流量的方法》Linux中的nload命令是一个用于实时监控网络流量的工具,它提供了传入和传出流量的可视化表示,帮助用户一目了然地了解网络活动,本文给大家介绍了Linu... 目录简介安装示例用法基础用法指定网络接口限制显示特定流量类型指定刷新率设置流量速率的显示单位监控多个

ElasticSearch+Kibana通过Docker部署到Linux服务器中操作方法

《ElasticSearch+Kibana通过Docker部署到Linux服务器中操作方法》本文介绍了Elasticsearch的基本概念,包括文档和字段、索引和映射,还详细描述了如何通过Docker... 目录1、ElasticSearch概念2、ElasticSearch、Kibana和IK分词器部署

python使用fastapi实现多语言国际化的操作指南

《python使用fastapi实现多语言国际化的操作指南》本文介绍了使用Python和FastAPI实现多语言国际化的操作指南,包括多语言架构技术栈、翻译管理、前端本地化、语言切换机制以及常见陷阱和... 目录多语言国际化实现指南项目多语言架构技术栈目录结构翻译工作流1. 翻译数据存储2. 翻译生成脚本

Linux流媒体服务器部署流程

《Linux流媒体服务器部署流程》文章详细介绍了流媒体服务器的部署步骤,包括更新系统、安装依赖组件、编译安装Nginx和RTMP模块、配置Nginx和FFmpeg,以及测试流媒体服务器的搭建... 目录流媒体服务器部署部署安装1.更新系统2.安装依赖组件3.解压4.编译安装(添加RTMP和openssl模块