WINCE下I/O操作基礎

對外設進行 I/O 操作實際上也就是讀寫外設的寄存器,而我們通常使用的X86或者ARM處理器在硬體上決定了wince系統啟動後,無法直接存取物理地址,因此需要做一些工作來實現I/O操作.   首先要理解 windows CE 下的地址映射機制。 wince有兩種地址：物理地址和虛擬位址．不同架構的 CPU 硬體上的區別導致地址映射也不同。ＭＩＰＳ和ＳＨ x 處理器，不採用ＭＭＵ，直接在ＣＰＵ和核心裡定義 1G 的物理地址；而Ｘ８６和ＡＲＭ帶有 MMU 單元，在 OEMAddressTable 中定義物理地址到虛擬位址間的映射關係或者是ＯＳ啟動後調用 CreateStaticMapping 和 NKCreateStaticMapping 來實現從虛擬位址到物理地址的靜態映射．經過靜態映射的地址，可以由作業系統核心用於 ISR 訪問裝置。如果我們要在應用程式中訪問外設，必須在物理地址和虛擬位址間建立動態映射關係，我們可以使用 VirtualAlloc 和 VirtualCopy （或者直接調用 MmmapIoSpace 函數）來實現。   其次，如果是操作通過匯流排掛接的 I/O 或者儲存空間，必須先把匯流排地址轉化成 CPU 上的系統地址，再做物理地址到虛擬位址的映射。這裡需要查 CPU 的 Datasheet ，找出所要操作的I/O地址.先調用 HALTranslateBusAddress( )把匯流排地址轉化成CPU上的系統地址, 再調用 MmmapIoSpace 函數實現虛實映射；也可以使用 TransBusAddrToVirtual （）直接把匯流排上的地址轉化成系統的虛擬位址。   第三，在一般的應用程式中訪問 I/O 是訪問它的緩衝段虛擬位址，而驅動中必須訪問無緩衝段虛擬位址。簡單來說無緩衝段虛擬位址 = 緩衝段虛擬位址 +0x20000000 。       總結起來，如果是 wince 核心(如HAL)訪問外部 I/O ，只需要在 OEMAddressTable 中定義物理地址到虛擬位址間的映射關係就可以了；如果是應用程式或者驅動要訪問 I/O ，要做的工作包括： 1 。在 CPU 物理地址和虛擬位址間做一個動態映射， 2 。對虛擬位址進行操作。  在X86和ARM架構的CPU中,wince訪問系統記憶體的方法隨程式所屬模式層次的不同而有所區別.    1.在系統核心模式下(kernel mode),在OAL層訪問,只需要在OEMAddressTable 中做靜態虛真實位址映射就可以了.例如X86架構的映射表格式如下:     ; OEMAddressTable defines the mapping between Physical and Virtual Address  // 定義4GB的虛擬位址和512MB儲存的映射關係     ;   o MUST be in a READONLY Section     ;   o First Entry MUST be RAM, mapping from 0x80000000 -> 0x00000000     ;   o each entry is of the format ( VA, PA, cbSize )     ;   o cbSize must be multiple of 4M     ;   o last entry must be (0, 0, 0)     ;   o must have at least one non-zero entry     ; RAM 0x80000000 -> 0x00000000, size 64M       //把物理地址為0x00000000映射到虛擬位址為 0x80000000 處     dd  80000000h,    0,   04000000h     ; FLASH and other memory, if any     ; dd  FlashVA,      FlashPA,    FlashSize     ; Last entry, all zeros     dd  0   0   0  2.在驅動或應用程式(user mode)中訪問RAM,既可以通過OEMAddressTable+VirtualCopy方式,也可以直接用MmMapIoSpace函數建立物理地址到當前進程虛擬位址的映射關係.  經過OEMAddressTable,實現的只是CPU物理地址到OS核心層虛擬位址的一次映射,如果需要在普通的應用程式中訪問記憶體,還要再用VirtuaAlloc+VirtualCopy做一個核心到當前進程的二次映射(有一種情況例外，就是你的OS被配置成Full Kernel Mode，這時任何應用程式都可以訪問OS核心地址).       簡單說明幾個關鍵函數:       VirtualAlloc用於在當前進程的虛擬位址空間中保留或者提交空間，在保留時以64KB為單位，提交時以4KB為單位。其函數原型為    LPVOID VirtualAlloc(     LPVOID lpAddress,  // 分配虛擬位址的起始指標     DWORD dwSize,     // 大小，以位元組為單位     DWORD flAllocationType, // 類型，設為MEM_RESERVE     DWORD flProtect    //  存取保護，設為PAGE_NOACCESS   );     c：     BOOL VirtualCopy(     LPVOID lpvDest,         // 虛擬目的地址指標，接受VirtualAlloc的傳回值     LPVOID lpvSrc,         // 源物理地址指標     DWORD cbSize,          // 大小必須與虛擬位址相同     DWORD fdwProtect  // 存取保護類型   );   這裡需要注意的是 fdwProtect 參數。如果是驅動程式訪問，需要設定為 PAGE_NOCACHE ，以訪問無緩衝段虛擬位址。如果映射的物理位址範圍在 0x1FFFFFFF 之上，必須使用 PAGE_PHYSICAL ，此時必須把 lpvSrc 右移八位，實現地址對齊。（這是由核心中 VirtualCopy 的實現決定的，在那個函數中會判斷如果是 PAGE_PHYSICAL 就將 PHYSADDR 左移 8 位移回來，原始碼位於 private/winceos/coreos/nk/kernel 目錄下的 virtmem.c中的DoVirtualCopy ）         MmMapIoSpace 用來把物理地址直接映射到與進程無關的虛擬位址上。函數原型為    PVOID MmMapIoSpace(     PHYSICAL_ADDRESS PhysicalAddress,     ULONG NumberOfBytes,     BOOLEAN CacheEnable   );    一個使用 VirtualAlloc+Copy 的例子：把物理地址為 0x10000000 的單元映射到虛擬位址空間中。   #include <windows.h>       #define PHYSADDR  ((PVOID)0x10000000)   // PHYSADDR is the physical address of the peripheral   // registers       #define SIZE  (4800*4)       LPVOID lpv;   BOOL bRet;       lpv = VirtualAlloc(0, SIZE, MEM_RESERVE, PAGE_NOACCESS);   // For a user mode driver, always leave the first   // parameter 0 and use only the flags MEM_RESERVE   // and PAGE_NOACCESS Check the return value: lpv == 0   // is an error       printf(TEXT("VirtualAlloc reservation @%8.8lx/r/n"), lpv);   bRet = VirtualCopy(lpv, PHYSADDR>>8, SIZE, PAGE_READWRITE | PAGE_NOCACHE | PAGE_PHYSICAL);  // The lpv parameter is the virtual address returned   // by VirtualAlloc().   // Always use PAGE_NOCACHE */       // Check the return value: bRet ==0 is an error */   printf(TEXT("VirtualCopy returned: %d/r/n"), bRet);       // At this point lpv is a virtual address which maps   // the I/O registers   // at PHYSADDR for SIZE bytes */