D2000平台上Centos使用mmap函数遇到的陷阱

news2025/6/1 7:45:08

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在飞腾D2000平台上，安装了麒麟linux系统，我写了个GPIO点灯的程序，在应用层利用mmap函数将内核空间映射到用户态，然后直接操作GPIO方向和数据寄存器即可控制LED管脚的电压，实现闪灯功能。

核心代码如下，利用/dev/mem设备，内核将硬件地址空间映射到用户态空间

    if ((fd_mem = open("/dev/mem", O_RDWR, 0755)) < 0)
    {
        printf("\r\n open /dev/mem err: %d-%s. \n", errno, strerror(errno));
        return 0;
    }

    mapped_gpio = (volatile unsigned char *)mmap(0, 0x1000, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_mem, GPIO1_BASE_ADDR);
    if (tmp == (void*)-1)
    {	
        printf("mmap error : %d-%s. \n", errno, strerror(errno));
        close(fd_mem);
        return 1;
    }

然后交叉编译后，将目标二进制文件上传到单板上运行，闪灯正常。

于是乎把这源码和可执行文件发给客户使用，结果报错。打印如下信息，提示非法参数
在这里插入图片描述
我将mmap的几个参数都研究了一下：
1、应该不是权限问题，对方用的是root账户执行的；
2、查看了单板上内核空间，看是否有GPIO物理地址的定义
#define GPIO1_BASE_ADDR 0x28005000 //PHYTIUM D2000 GPIO
cat /proc/iomem 执行结果如下，有0x28005000的空间
在这里插入图片描述
3、PROT_READ|PROT_WRITE这两个参数应该没有问题；
4、想到重要的一个因素，mmap必须以页表大小对齐的起始地址，才能做映射。于是查看当前系统的页表大小，用如下命令：getconf PAGESIZE。

在麒麟系统查到结果是4KB的小页面，在centos下查询得到的是65536，64KB的页面。这个参数在内核编译的时候可以设定的。肯定是centos没有设定小页面模式。关于MMU和内存页的知识，本文不叙述。有兴趣的朋友自己去研究学习。

于是乎将代码修改了一下，考虑不管多大页面都能兼容

    int pagesize;
    u32 mmap_base;
    u32 mmap_offset;
    volatile unsigned char *tmp;


    pagesize = sysconf(_SC_PAGESIZE);
    if (pagesize == -1) 
    {
        printf("Error, sysconf for _SC_PAGESIZE \n");
        return 1;
    } 
    else 
    {
        printf("Page size: %d bytes \n", pagesize);
    }

    mmap_base   = GPIO1_BASE_ADDR & ~(pagesize - 1);
    mmap_offset = GPIO1_BASE_ADDR & (pagesize - 1);

    printf("Hardware address = 0x%x,  mmap_base = 0x%x, mmap_offset = 0x%x \n", GPIO1_BASE_ADDR, mmap_base, mmap_offset);

    if ((fd_mem = open("/dev/mem", O_RDWR, 0755)) < 0)
    {
        printf("\r\n open /dev/mem err: %d-%s. \n", errno, strerror(errno));
        return 0;
    }

    tmp = (volatile unsigned char *)mmap(0, pagesize, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_mem, mmap_base);
    if (tmp == (void*)-1)
    {	
        printf("mmap error : %d-%s. \n", errno, strerror(errno));
        close(fd_mem);
        return 1;
    }

    mapped_gpio = (volatile unsigned int *)((unsigned long)tmp + mmap_offset);
    
    printf(" mapped_base = %p, mapped_gpio = %p \n", tmp, mapped_gpio);

    printf("GPIO_SWPORTA_DR  = 0x%x \n",    *mapped_gpio);    //GPIO_SWPORTA_DR
    printf("GPIO_SWPORTA_DDR = 0x%x \n\n",  *(mapped_gpio+1)); //GPIO_SWPORTA_DDR