PB173 - Ovladače jádra - Linux
VIII. Komunikace s HW
Jiri Slabý
Fakulta informatiky Masarykova univerzita
8. 11. 2016
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
8. 11. 2016 1/18
Komunikace s HW
LDD3 kap. 9 a 12 O l/O
Q PCI zařízení
Q Zobecnění na jiné sběrnice
Q EDU karta
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU) PB173/04 8. 11. 2016 2/18
Sekce 1
l/O
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
8. 11. 2016 3/18
1/0
Na x86: 2 přístupy
• Porty
• Memory Mapped l/O
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
8. 11. 2016 4/18
1/0
Porty
Porty
• Speciální adresový prostor
• Závislé na architektuře
• Speciální instrukce (in, out na x86)
• Samostatná (malá) sběrnice
• Na x86: řadič klávesnice, PC spkr, staré časovače a ovladače přerušení, ladicí port (0x80 => segmentový displej na desce), ...
API
• linux/io. h, linux/ioport.h
• Požadavek:request_region, release_region
• R/W: inX(port), outX(co, port), kde X G {b,w, 1}
Demo: pb173/08
Úkol: Přečíst port 0x80, zapsat do něj 1B a znovu přečíst
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
8.11.2016 5/18
1/0
MMI0
Memory Mapped l/O
• Součástí fyzického adresového prostoru
• Přístup standardním čtením/zápisem
Nutnost přemapovat na virtuální adresy
API
• linux/io.h, linux/ioport.h
Požadavek: request_mem_region, release_mem_region
• /proc/iomem
• Mapování: virt = ioremap(phys), iounmap(virt)
• /proc/vmaiiocinf o (ne stará jádra)
• R/W: readX(odkud), writeX(co, kam), kde X G {b,w,l,q}
• POZOR: nelze číst jako z paměti (optimalizace, pořadí bytů, ...)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
8. 11. 2016 6/18
Sekce 2
PCI zařízení
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
8. 11. 2016 7/18
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 prostorů - specifikace zařízení (výrobce)
• lspci
9 Podrobnosti v PCI specifikaci
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
8. 11. 2016 8/18
PCI zařízení v jádře
• linux/pci.h, Documentation/pci/*
9 struct pci_dev, struct pci_bus
• pci_{set,get}_drvdata
• Uloží/načte programátorova data do/z struct pci_dev
• Referenční počet
• PCI zařízení může být (fyzicky) odebráno ze systému
• Ale struct pci_dev zůstává, pokud reference > 0
• Zvýšení: pci_dev_get
• Snížení: pci_dev_put
• Identifikace (ID) zařízení
• pci_dev->vendor, pci_dev->device, ...
• pci_any_id značí jakékoliv ID (při hledání)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky MU)
PB173/04
8. 11. 2016 9/18
Hledání zařízení
Iterátory (starší)
• Dovoluje přístup k zařízení více ovladači
• Nepodporuje hotplug
• pci_get_device (vendor, device)
Iterace přes zařízení
struct pci_dev *pdev = NULL;
while ((pdev = pci_get_device(VENDOR, DEVICE, pdev))) { pr_info("%.2x:%.2x.%.2x\n", pdev->bus->number, PCI_SLOT(pdev->devfn), PCI_FUNC(pdev->devfn));
Úkol: vypsat všechna zařízení v systému (jejich vendor+device ID)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
8. 11. 2016 10/18
Hledání zařízení
Událostmi
• Registrace háčků a seznamu chtěných zařízení
• Seznam: struct pci_device_id (vendor, device, atd.)
• Háčky: struct pci_driver (probe, remove, suspend, atd.)
• pci_register_driver, pci_unregister_driver
Události a PCI zařízení
static struct pci_device_id my_table[] = { { PCI_DEVICE(VENDOR1, DEVICE1)}, { PCI_DEVICE(VENDOR1, DEVICE2)}, { PCI_DEVICE(0x8086, PCI_ANY_ID), .driver_data = 1 },    { 0, }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(pci, myjable); static struct pci_driver my_pci_driver = { .name = "my_driver",   . id_table = my_table,   .probe = myprobe,
};
int my_probe(struct pci_dev *pdev, const struct pci_device_id *id) { pr_info("%2.x %lu\n", pdev->bus->number, id->driver_data); return 0;
}
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB 173/04
8. 11. 2016 11/18
Úkol
Navázání PCI zařízení
O linux/pci.h
Q Definujte struct pci_device_id
• lspci -nn a najděte EDU a jeho vendor+device ID O Definujte struct pci_driver
• probe, remove, name, id_table
O Definujte háčky (viz definici struct pci_driver)
• int (*probe)(struct pci_dev *, const struct pci_device_id *)
• void (*remove)(struct pci_dev *)
O V probe a remove vypište
• pdev->bus->number
• PCI_SLOT(pdev->devfn)
• PCI_FUNC(pdev->devfn)
O Zavolejte pci_register_driver a pci_unregister_driver
Q Vložte a odeberte modul a zkontrolujte dmesg
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU) PB173/04 8.11.2016 12/18
Práce s PCI
Próbe
• Inicializace PCI zařízení
• pci_enable_device
• Do té doby nelze některé vlastnosti struct pdev používat (irq) Rezervace a mapování l/O (jako v první části cvičení)
• Požadavek: pci_request_region, pci_request_regions
• Mapování: pci_ioremap_bar - alias pro ioremap(pci_resource_start (), pci_resource_len())
• Nastavení/detekce zařízení
• Závisí na zařízení
Remové
• Opak Próbe
• Tj. iounmap, pci_release_region(s), pci_disable_device
Jiri Slabý (Fakulta informatiky MU)
PB173/04
8. 11. 2016 13/18
Sekce 3
Zobecnění na jiné sběrnice
Jiri Slabý (Fakulta informatiky MU)
PB173/04
8. 11. 2016 14/18
Zobecnění
Většina ostatních sběrnic funguje stejně
• Např. USB, l2C, HID, IEEE1394, ACPI, INPUT, EISA, .
• Nějaké probe/remove
• Seznam ID
• Registrace „ovladače"
Jiri Slabý (Fakulta informatiky MU)
PB173/04
8.11.2016 15/18
Sekce 4
EDU karta
Jiri Slabý (Fakulta informatiky MU)
PB 173/04
8. 11. 2016 16/18
Specifikace baru O karty EDU
Specifikace baru O karty EDU
Offset	Len	R/W	Meaning
0x0000	4B	R	ID & Revision
0x0004	4B	R/W	Inverted value
0x0008	4B	R/W	Factorial
0x0020	4B	R/W	Status
o ID & Revision: OxRRrrOOedu, RR - major, rr - minor o Inverted value: zapsané číslo se obrátí (C operátor ~)
• Faktoriál: vypočte se faktoriál (je nutné počkat na status bit 0)
• Status:
• Bit 0 - probíhá výpočet faktoriálu
• Bit 7 - má faktoriál generovat přerušení?
Jiri Slabý (Fakulta informatiky MU)
PB173/04
8. 11. 2016 17/18
Úkol
Vyčtení identifikace karty EDU a práce s ní
O Povolte zařízení (pci_enable_device) Q Rezervujte bar 0 (pci_request_region)
Q Vypište fyzickou adresu baru 0 a porovnejte s výstupem íspci O Přemapujte bar 0 (ioremap) 9 Přečtěte a rozkódujte identifikaci a revizi (readX) • Vypište zvlášť major a minor revizi
O Ověřte živost karty pomocí invertovacího registru O Ukliďte v remove (unmap, release, disable)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky MU)
PB173/04
8. 11. 2016 18/18