ARM Linux静态映射分析

在华清远见上课过程中，发现静态映射方面初学者比较难于掌握和理解，下面分析一下静态映射机制的原理并通过GPIO和USB、LCD等的静态映射作为例子来说明如何通过这种静态映射的方式访问外设资源。

内核提供了一个重要的结构体STruct machine_desc ,这个结构体在内核移植中起到相当重要的作用,内核通过machine_desc结构体来控制系统体系架构相关部分的初始化。machine_desc结构体的成员包含了体系架构相关部分的几个最重要的初始化函数，包括map_io,init_IRq, init_machine以及phys_io , TImer成员等。

machine_desc结构体定义如下：

struct machine_desc {

/*

* Note! The first four elements are used

* by assembler code in head-armv.S

*/

unsigned int nr; /* architecture number */

unsigned int phys_io; /* start of physical io */

unsigned int io_pg_offst; /* byte offset for io

* page tabe entry */

cONst char *name; /* architecture nAME */

unsigned long ;boot_params; /* tagged list */

unsigned int video_start; /* start of video RAM */

unsigned int video_end; /* end of video RAM */

unsigned int reserve_lp0 :1; /* never has lp0 */

unsigned int reserve_lp1 :1; /* never has lp1 */

unsigned int reserve_lp2 :1; /* never has lp2 */

unsigned int soft_reboot :1; /* soft reboot */

void (*fixup)(struct machine_desc *,

struct tag *, char **,

struct meminfo *);

void (*map_io)(void);/* IO mapping function */

void (*init_irq)(void);

struct sys_timer *timer; /* system tick timer */

void (*init_machine)(void);

};

machine_desc结构体通过MACHINE_START宏来初始化,这里以s3c2410平台为例:

s3c2410 machine_desc结构体定义如下：

/* arch/arm/mach-s3c2410/mach-SMDk2410.c */

MACHINE_START(smdK2410, SMDK2410) /* @TODO: request a new identifier and switch

* to SMDK2410 */

/* Maintainer: Jonas Dietsche */

.phys_io = S3C2410_PA_UART,

.io_pg_offst = (((u32)S3C24XX_VA_UART) >> 18) 0xfffc,

.boot_params = S3C2410_SDRAM_PA + 0x100,

.map_io = smdk2410_map_io,

.init_irq = s3c24xx_init_irq,

.init_machine = smdk2410_init,

.timer = s3c24xx_timer,

MACHINE_END

其中的宏MACHINE_START和MACHINE_END定义如下：

/*

* Set of macros to define architecture features. This is built into

* a table by the linker.

*/

#define MACHINE_START(_type,_name)

const struct machine_desc __mach_desc_##_type

__attribute__((__section__(.arch.info.init))) = {

.nr = MACH_TYPE_##_type,

.name = _name,

#define MACHINE_END

};

其中MACH_TYPE_##_type 为GCC扩展语法中的字符拼接标识，在预编译的时候会用真正的字符代替，比如我们这里就是MACH_TYPE_SMDK2410

MACHINE_START的使用及各个成员函数的的放置位置以及调用过程如下：

MACH_TYPE_SMDK2410这个值是目标板的类型值，定义在arch/include/asm-arm/mach-types.h内，值为193.

/* arch/include/asm-arm/mach-types.h */

#define MACH_TYPE_SMDK2410 193

由上发现，MACHINE_START主要是定义了struct machine_desc的类型，放在 section(.arch.info.init)，是初始化数据，其所占用的内存在内核起来之后将会被释放。

这里的map_io成员即内核提供给用户的创建外设I/O资源到内核虚拟地址静态映射表的接口函数。map_io成员函数会在系统初始化过程中被调用,流程如下：

start_kernel -> setup_arch() --> paging_init()中被调用

struct machine_desc 结构体的各个成员函数在不同时期被调用：

1. .init_machine 在 arch/arm/kernel/setup.c 中被 customize_machine 调用，放在 arch_initcall( ) 段里面，会自动按顺序被调用(另外博客分析，敬请关注)。

2. init_irq在start_kernel( ) --> init_IRQ( ) --> init_arch_irq( ) 被调用

3. map_io 在 setup_arch( ) --> paging_init( )被调用

其他主要都在 setup_arch() 中用到。

用户可以在定义machine_desc结构体时指定map_io的接口函数，我们也正是这样做的。

接下来我们继续分析smdk2410_map_io的执行过程，流程如下：

smdk2410_map_io-> s3c24xx_init_io(smdk2410_iodesc, ARRAY_SIZE(smdk2410_iodesc))

下面来看一下s3c24xx_init_io函数：

void __init s3c24xx_init_io(struct map_desc *mach_desc, int mach_size)

{

/* register our io-t