PB173 - Binární programování Linux
X. Komunikace s HW
Jiri Slabý
Fakulta informatiky Masarykova univerzita
25. 11. 2014
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
25.11.2014      1 / 13
Komunikace s HW
• Obvykle práce ovladačů v jádře « Ale často není jádro třeba
• Zařízení na sériovém portu
o Skenery, tiskárny a podobná USB zařízení
• I jednoduchá PCI zařízení
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
25.11.2014      2/ 13
Různé přístupy ke komunikaci s HW
O Jádro zaštiťuje nízkoúrovňovou komunikaci
• Zařízení V /dev/ (ttyS*, ttyUSB*, lp*)
• Soubory v /sys/ (gadgety)
O Jádro ovládá jen přerušení
• Vrstva UIO
• Dokumentace: uio-howto O Jádro nedělá s HW nic
• Instrukcemi/voláními
• Získání povolení: ioperm nebo iopl
• Přímý přístup: out+in
• Soubory v/sys/ (PCI)
• mmap
• Knihovny na přímou komunikaci s HW
• libusb, libpciaccess
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
25.11.2014      3/ 13
Přístup instrukcemi/voláními
l/O porty
• Porty jsou specifikum některých CPU (včetně x86)
• Samostatná (malá) sběrnice
• Speciální instrukce (in, out na x86)
• Je zde řadič klávesnice, PC spkr, časovače a ovladače přerušení, ladicí port (0x80 => segmentový displej na desce), ...
• Žádost O přístup: ioperm, iopl
• Čtení: inX
• Zápis: outx, kde X e {b, w, 1}
« Dokumentace: man ioperm a man inb
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
25.11.2014      4/ 13
Úkol
Zahrajte melodii na PC speaker (doplňte pbi73-bin/io/speaker. c) O Nastartujte Si virtuální Stroj (pbl73-bin/qemu-start) Q Dopište tělo funkce beep
o Zapište 0xb6 na port 0x43
• Zapište 0xl234dd/hz na port 0x42
• Zapište (0xl234dd/hz)» 8 na port 0x42
« Přečtěte port 0x61 (obsah spodních 2 bitů zahoďte)
• Zapište přečtenou hodnotu I 0x03 zpět na port 0x61
O Dopište tělo funkce stop_beep
• Přečtěte port 0x61
• Zapište o na spodní 2 bity portu 0x61
O Po všech zápisech a čteních čekejte alespoň 10 fis
• Máte k dispozici usleep
Q Přidejte do main volání ioperm O Spusťte
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
25.11.2014      5/ 13
PCI zařízení
• PCI, PCI-X, PCIe
• Hierarchická sběrnice
• Identifikace doména:bus:slot:funkce
• Bridge (=routery)
• Konfigurační prostor
• Automatická konfigurace
• ID zařízení (vendor, device), l/O prostory, IRQ
• Obsah l/O - specifikace zařízení (výrobce)
• lspci
• Podrobnosti v PCI specifikaci
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
25.11.2014      6/ 13
mmap pro přímou komunikaci s PCI
• Každé PCI zařízení může mít:
• l/O porty (komunikace viz dříve)
• Paměť ve fyzickém prostoru
• Přerušení, DMA, atd. (UIO)
• Soubory /sys/bus/pci/devices/*/resource* a Mapují se pomocí mmap
• Obsah: ve specifikaci konkrétního zařízení
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
25.11.2014      7/ 13
Úkol
Komunikace s EDU zařízením
O Mapujte resourceO PCI zařízení S ID 0xlle8 V qemu
• Jen v laboratoři na virtuálních strojích
• Mapujte jako volatile uint32_t *
0 Vypište, co je na první a druhé pozici 0 Zapište nějaké číslo na druhou pozici O Vypište, co je na druhé pozici 0 Spusťte
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
25.11.2014      8/ 13
Knihovny pro přímou komunikaci s HW
• Kromě mmap přístupu existují i knihovny
• libusb, libpciaccess
• Jsou přenositelné
• Poskytují lepší rozhraní
• Pracují se soubory v /proč a /sys
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
25.11.2014      9/ 13
libpciaccess
a gcc ... -lpciaccess (pciaccess.h)
a Inicializace: pci_system_init
a Deinicializace: pci_system_cieanup
a Vytvoření iterátoru (struct pci_device_iterator *)
• Vím ID: pci_id_match_iterator_create
• Vím slot:pci_slot_match_iterator_create
a Procházení iterátoru: pci_device_next
• Vrací struct pci_device *(a null nakonec)
a Zničení iterátoru: pci_iterator_destroy
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
25. 11. 2014
10/13
Úkol
Výpis PCI zařízení pomocí libpciaccess
O Volejte pci_system_init 0 Vytvořte iterátor
» S parametrem null, tj. projdi všechny O Projděte zařízení O Pro každé vypište číslo
• Domény
• Sběrnice
• Zařízení 9 Funkce
0 Spusťte a zkontrolujte s íspci -nn
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU) PB173/03 25.11.2014      11 / 13
libpciaccess a zařízení
• Před další prací je nutné inicializovat struct pci_device
• Pomocí pci_device_probe
• Potom lze pracovat s dalšími prvky struct pci_device
• vendor_id, device_id, irq, . ..
• Mapování regionu: pci_device_map_range
• Mapuje region do paměti
• Podobné mmap regionu z dnešního cvičení
• Konfigurační prostor
» Zapisuje BIOS/je v ROM
• Informace o zařízení
• Ctení: pci_device_cf g_read*
• Zápis: pci_device_cfg_write*
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
25.11.2014      12/ 13
Úkol
Práce S EDU pomocí libpciaccess O Mapujte si 0. region
• pci_device_map_range
• Mapujte jako volatile uint32_t *
• Podobně jako mmap předtím
O Vypište, co je na první a třetí pozici O Zapište nějaké malé číslo na třetí pozici O Počkejte, než bude osmá pozice o 0 Vypište, co je na třetí pozici O Spusťte
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
25.11.2014      13/ 13