核心概念：为什么需要映射？
PCI 设备通过 BAR（基地址寄存器）声明自己需要的内存或 I/O 空间。这些地址是物理地址 ，CPU 无法直接访问。必须先将这些物理地址映射到内核的虚拟地址空间，驱动程序才能通过指针访问硬件寄存器。
pci_iomap 和 pci_ioremap_bar 就是完成这个映射工作的函数。
pci_iomap
函数原型
#include <linux/pci.h>
void __iomem *pci_iomap(struct pci_dev *dev, int bar, unsigned long maxlen);参数详解
-
struct pci_dev *dev- 指向要映射的PCI设备的结构体指针。
-
int bar- 指定要映射的BAR的索引（0-5）。例如，
bar=0表示映射BAR0。
- 指定要映射的BAR的索引（0-5）。例如，
-
unsigned long maxlen-
要映射的最大长度（字节数）。
-
如果设为0，会映射整个BAR区域。
-
如果指定了长度，可以只映射BAR的一部分。
-
返回值
-
成功 ：返回指向映射区域的
void __iomem *类型的指针。 -
失败 ：返回
NULL。
特点与注意事项
-
不检查BAR类型 ：
pci_iomap会映射无论是内存还是I/O空间的BAR。对于I/O端口的BAR，通常不应该使用内存映射方式访问。 -
需要手动判断BAR类型：调用者需要自己检查BAR是内存空间还是I/O空间：
if (pci_resource_flags(pdev, bar) & IORESOURCE_IO) { // 这是I/O端口，应该用pci_iomap_range()或in/out指令 } else { // 这是内存空间，可以用pci_iomap } -
灵活性 ：可以通过
maxlen参数控制映射的长度。
使用示例
struct pci_dev *pdev;
void __iomem *regs;
/* 映射BAR1的全部区域 */
regs = pci_iomap(pdev, 1, 0);
if (!regs) {
dev_err(&pdev->dev, "Failed to map BAR1\n");
return -ENOMEM;
}
/* 使用映射的地址访问硬件 */
writel(0x12345678, regs + REG_CONTROL); // 写入控制寄存器
u32 status = readl(regs + REG_STATUS); // 读取状态寄存器pci_ioremap_bar
函数原型
#include <linux/pci.h>
void __iomem *pci_ioremap_bar(struct pci_dev *pdev, int bar);参数详解
-
struct pci_dev *pdev- 指向要映射的PCI设备的结构体指针。
-
int bar- 指定要映射的BAR的索引（0-5）。
返回值
-
成功 ：返回指向映射区域的
void __iomem *类型的指针。 -
失败 ：返回
NULL。
特点与优势
-
自动类型检查 ：
pci_ioremap_bar会自动检查BAR的类型 。如果BAR是I/O端口空间（IORESOURCE_IO），它不会进行映射并返回NULL。 -
映射整个BAR ：总是映射整个BAR区域，不能指定部分映射。
-
更安全：由于自动类型检查，减少了错误映射I/O端口的风险。
-
便捷性：接口更简洁，不需要指定长度参数。
使用示例
struct pci_dev *pdev;
void __iomem *regs;
/* 映射BAR0 - 自动检查是否为内存空间 */
regs = pci_ioremap_bar(pdev, 0);
if (!regs) {
// 失败原因可能是：内存不足、BAR是I/O端口、BAR未启用等
dev_err(&pdev->dev, "Failed to map BAR0\n");
return -ENOMEM;
}
/* 访问硬件寄存器 */
iowrite32(0x55AA, regs + OFFSET_CONFIG);
u32 data = ioread32(regs + OFFSET_DATA);两个函数的对比
| 特性 | pci_iomap |
pci_ioremap_bar |
|---|---|---|
| BAR类型检查 | ❌ 不检查，可能错误映射I/O空间 | ✅ 自动检查，只映射内存空间 |
| 映射范围 | 可指定长度（0=全部） | 总是映射整个BAR |
| 安全性 | 较低，需要手动检查类型 | 较高，内置安全检查 |
| 使用场景 | 需要部分映射时；明确知道BAR类型时 | 大多数情况下的首选 |
| 接口简洁性 | 需要三个参数 | 只需要两个参数 |
完整驱动代码示例
#include <linux/pci.h>
#include <linux/io.h>
struct my_device {
void __iomem *bar0_mem;
void __iomem *bar2_mem;
};
static int my_probe(struct pci_dev *pdev, const struct pci_device_id *id)
{
struct my_device *dev;
int ret;
/* 启用PCI设备 */
ret = pci_enable_device(pdev);
if (ret) return ret;
/* 申请资源区域 */
ret = pci_request_regions(pdev, "my_driver");
if (ret) goto err_disable;
/* 映射内存空间的BAR - 推荐使用pci_ioremap_bar */
dev->bar0_mem = pci_ioremap_bar(pdev, 0);
if (!dev->bar0_mem) {
ret = -ENOMEM;
goto err_release;
}
/* 如果需要部分映射，使用pci_iomap */
dev->bar2_mem = pci_iomap(pdev, 2, 0x1000); // 只映射前4KB
if (!dev->bar2_mem) {
ret = -ENOMEM;
goto err_unmap_bar0;
}
/* 设备初始化... */
return 0;
err_unmap_bar0:
pci_iounmap(pdev, dev->bar0_mem);
err_release:
pci_release_regions(pdev);
err_disable:
pci_disable_device(pdev);
return ret;
}
static void my_remove(struct pci_dev *pdev)
{
struct my_device *dev = pci_get_drvdata(pdev);
/* 取消映射 */
if (dev->bar2_mem)
pci_iounmap(pdev, dev->bar2_mem);
if (dev->bar0_mem)
pci_iounmap(pdev, dev->bar0_mem);
/* 释放资源 */
pci_release_regions(pdev);
pci_disable_device(pdev);
}重要注意事项
-
必须先调用
pci_request_regions：在映射之前必须成功申请资源所有权。 -
使用正确的访问函数：映射后必须使用专门的I/O访问函数：
// 对于内存映射I/O（MMIO） ioread8(), ioread16(), ioread32() iowrite8(), iowrite16(), iowrite32() // 或者传统函数（取决于架构） readb(), readw(), readl() writeb(), writew(), writel() -
不要直接使用指针 ：绝对不能直接解引用
void __iomem *指针：// 错误！ u32 value = *regs; // 正确！ u32 value = readl(regs); -
配对使用
pci_iounmap：在驱动卸载时必须调用pci_iounmap来取消映射。
总结
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pci_ioremap_bar是首选：在大多数情况下，由于它的安全性和简洁性，应该优先使用。 -
pci_iomap用于特殊情况：当需要部分映射或对BAR类型有明确控制时使用。 -
遵循正确的调用顺序 ：
pci_enable_device→pci_request_regions→ 映射函数。 -
使用正确的I/O访问函数：映射后必须使用专门的读写函数访问硬件。
这两个函数是PCI驱动开发中访问硬件寄存器的基石，正确使用它们对于编写稳定可靠的驱动程序至关重要。