Linux设备驱动kzalloc和dma_map_single的使用示例-DPDK中文网

在Linux设备驱动中，kzalloc 和 dma_map_single 是两个常用的内存分配和映射函数。kzalloc 用于分配并初始化内存，而 dma_map_single 则用于将内存映射到 DMA（直接内存访问）地址空间，以便可以被硬件访问。

以下是使用这两个函数的一个简单示例：

示例代码

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/slab.h>          // for kzalloc
#include <linux/dma-mapping.h>   // for dma_map_single and dma_unmap_single
#include <linux/device.h>        // for struct device
#include <linux/platform_device.h>

#define BUFFER_SIZE 1024

struct my_device {
    struct device *dev;
    void *cpu_buffer;       // CPU可访问的缓冲区
    dma_addr_t dma_handle;  // DMA地址
};

static int my_driver_probe(struct platform_device *pdev) {
    struct my_device *my_dev;
    
    // 分配结构体内存
    my_dev = kzalloc(sizeof(*my_dev), GFP_KERNEL);
    if (!my_dev) {
        dev_err(&pdev->dev, "Failed to allocate memory for device\n");
        return -ENOMEM;
    }
    
    my_dev->dev = &pdev->dev;

    // 使用kzalloc分配DMA缓冲区
    my_dev->cpu_buffer = kzalloc(BUFFER_SIZE, GFP_KERNEL);
    if (!my_dev->cpu_buffer) {
        dev_err(my_dev->dev, "Failed to allocate DMA buffer\n");
        kfree(my_dev);  // 释放之前分配的结构体内存
        return -ENOMEM;
    }

    // 映射CPU缓冲区到DMA地址空间
    my_dev->dma_handle = dma_map_single(my_dev->dev, my_dev->cpu_buffer,
                                         BUFFER_SIZE, DMA_TO_DEVICE);
    
    if (dma_mapping_error(my_dev->dev, my_dev->dma_handle)) {
        dev_err(my_dev->dev, "DMA mapping error\n");
        kfree(my_dev->cpu_buffer);  // 释放CPU缓冲区
        kfree(my_dev);              // 释放设备结构体内存
        return -EIO;
    }

    dev_info(my_dev->dev, "Successfully allocated and mapped DMA buffer\n");

    /* 
     * 在这里可以使用my_dev->cpu_buffer来进行数据操作，然后再使用它进行DMA传输。
     */

    /* 模拟DMA操作完成后需要解除映射 */
    
cleanup:
   if (my_dev) {
       if (my_dev->cpu_buffer)
           dma_unmap_single(my_dev->dev, my_dev->dma_handle,
                            BUFFER_SIZE, DMA_TO_DEVICE);
       kfree(my_dev);  // 清理资源，释放结构体内存。
   }

   return 0;  
}

static int my_driver_remove(struct platform_device *pdev) {
   return 0;   
}

static const struct of_device_id my_of_match[] = {
   { .compatible = "myvendor,mydevice", },
   {},
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, my_of_match);

static struct platform_driver my_driver = {
   .probe      = my_driver_probe,
   .remove     = my_driver_remove,
   .driver     = {
      .name   = "my_driver",
      .of_match_table = of_match_ptr(my_of_match),
      .owner  = THIS_MODULE,
   },
};

module_platform_driver(my_driver);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("A simple example using kzalloc and dma_map_single.");

示例说明

kzalloc：用于分配和清零一块内存。在这个示例中，我们为设备驱动分配了一个 my_device 的实例，并且还为一个 DMA 缓冲区分配了 BUFFER_SIZE 字节的内存。
dma_map_single：将 CPU 可访问的缓冲区映射到适合 DMA 操作的物理地址。该函数返回一个对应的物理地址，这个地址可以供硬件进行读写。
错误处理：如果在任何步骤中发生错误（如内存不足或映射失败），我们会相应地记录错误信息并清理之前分配的资源。
资源清理：当不再需要时，应解除 DMA 映射，并释放所占用的内存，以避免泄漏。