Linux设备驱动中使用dma_map_single的dma流式映射代码示例-DPDK中文网

在 Linux 设备驱动中，使用 dma_map_single 来进行 DMA 流式映射的代码示例如下。这段代码展示了如何将内存缓冲区映射到设备可访问的地址，并进行读写操作。

示例代码

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/dma-mapping.h>

#define DEVICE_NAME "my_dma_device"
#define BUFFER_SIZE 4096

static int major;
static char *buffer;
static dma_addr_t dma_handle;

static int my_open(struct inode *inode, struct file *file) {
    return 0; // 成功打开
}

static ssize_t my_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *offset) {
    if (*offset >= BUFFER_SIZE) {
        return 0; // 到达文件末尾
    }

    if (*offset + count > BUFFER_SIZE) {
        count = BUFFER_SIZE - *offset; // 调整读取大小
    }

    if (copy_to_user(buf, buffer + *offset, count)) {
        return -EFAULT; // 用户空间拷贝出错
    }

    *offset += count;
    return count; // 返回读取字节数
}

static ssize_t my_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *offset) {
    if (*offset >= BUFFER_SIZE) {
        return 0; // 到达文件末尾
    }

    if (*offset + count > BUFFER_SIZE) {
        count = BUFFER_SIZE - *offset; // 调整写入大小
    }

    if (copy_from_user(buffer + *offset, buf, count)) {
        return -EFAULT; // 用户空间拷贝出错
    }

    // 使用 DMA 映射，将数据传输到设备或从设备传输数据到这个缓冲区。
    
    dma_addr_t addr = dma_map_single(NULL, buffer + *offset, count, DMA_TO_DEVICE);
    
    if (dma_mapping_error(NULL, addr)) {
        printk(KERN_ERR "DMA mapping error\n");
        return -EIO; // DMA 映射错误处理
    }
    
    /* 
     在此处执行与硬件交互的操作，例如通过 DMA 将数据发送到硬件。 
     假设有一个函数 send_data_to_device(dma_addr)，这里调用它：
     */
    
//     send_data_to_device(addr);

    dma_unmap_single(NULL, addr, count, DMA_TO_DEVICE); // 解除映射

    *offset += count;
    
    return count; // 返回写入字节数
}

static int my_init(void) {
    major = register_chrdev(0, DEVICE_NAME, &(struct file_operations){
        .owner = THIS_MODULE,
        .open = my_open,
        .read = my_read,
        .write = my_write,
   });

   if (major < 0) {
       printk(KERN_ALERT "Failed to register device\n");
       return major;
   }

   buffer = kmalloc(BUFFER_SIZE, GFP_KERNEL);
   if (!buffer) {
       unregister_chrdev(major, DEVICE_NAME);
       printk(KERN_ALERT "Failed to allocate buffer\n");
       return -ENOMEM;
   }

   memset(buffer, 0xAA, BUFFER_SIZE); // 用一些数据填充缓冲区以供演示

   printk(KERN_INFO "Device registered with major number %d\n", major);

   return 0; // 成功初始化
}

static void my_exit(void) {
   kfree(buffer);          // 释放缓冲区内存
   unregister_chrdev(major, DEVICE_NAME);
   
   printk(KERN_INFO "Device unregistered\n");
}

module_init(my_init);
module_exit(my_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_DESCRIPTION("Simple DMA Device Driver Example with dma_map_single");
MODULE_AUTHOR("Your Name");

简要说明：

DMA 映射:
- dma_map_single 被用于将主机内存中的数据映射为设备可以访问的物理地址。在写操作时，它将 buffer 中的数据映射为一个适合于目标设备的物理地址。
错误处理:
- 如果发生 DMA 映射错误，使用 dma_mapping_error 检查并相应地返回错误代码。
解除映射:
- 一旦完成与硬件交互后，需要调用 dma_unmap_single 来解除之前创建的映射，以防止内存泄漏。
读和写接口:
- 定义了字符设备的读和写接口，可以与用户空间程序进行交互。