3 軟件設計
3．1 Linux驅(qū)動程序
Linux操作系統(tǒng)引入設備文件的概念，即把每一個設備都看作一個文件，像對待文件一樣對設備進行操作。在Linux操作系統(tǒng)下，設備文件主要有3種類型：字符設備、塊設備、網(wǎng)絡設備，各自對應一種類型的設備驅(qū)動程序。本文設計的HPI接口的驅(qū)動程序?qū)儆谧址O備驅(qū)動程序。
Linux下的驅(qū)動程序是為相應的設備編寫多個基本函數(shù)，填充file_operations結(jié)構(gòu)體。其中定義了實現(xiàn)各種操作函數(shù)。如下所示：

其中，open和release完成設備的打開和關(guān)閉。mmap為內(nèi)存地址映射操作。驅(qū)動程序的設計是通過實現(xiàn)個中操作函數(shù)的基本功能，為相應的設備在應用層提供統(tǒng)一的接口。
下面是本文中的HPI接口的驅(qū)動程序的設備入口hpi_open函數(shù)，它負責打開、準備設備。

任何時候?qū)ψ址O備(HPI)接口進行打開操作，都會調(diào)用設備的open入口點(hpi_open)。所以open函數(shù)(hpi_open)必須對將要進行的I／O操作(對DSP讀寫數(shù)據(jù))做好必要的準備工作，例如設備是獨占的，則open函數(shù)(hpi_open)必須將設備標記成忙狀態(tài)，如上面例程中的①處兩行所示。
3．2 驅(qū)動程序中映射的實現(xiàn)
由于在Linux系統(tǒng)中，用戶應用程序不能直接對驅(qū)動程序的內(nèi)存空間進行操作，因此必須用到內(nèi)存映射機制。內(nèi)存映射是指把內(nèi)核中的特定的內(nèi)存空間映射到用戶空間的內(nèi)存中去。對驅(qū)動程序來說，內(nèi)存映射可以提供給用戶程序直接訪問設備內(nèi)存的能力。
mmap系統(tǒng)調(diào)用映射一個設備，意味著使用戶空間的一段地址關(guān)聯(lián)到設備內(nèi)存上，這使得只要程序在分配的地址范圍內(nèi)進行讀取或者寫入，實際上就是對設備的訪問。
mmap方法是file_operations結(jié)構(gòu)的一部分，要實現(xiàn)映射必須分兩步：
1)調(diào)用內(nèi)核中的remap_page_range函數(shù)，它的功能是：構(gòu)造用于映射一段物理地址的新頁表，實現(xiàn)了內(nèi)核空間與用戶空間的映射，其原型如下：

函數(shù)參數(shù)的確切含義如下：unsigned long virt_add為重映射開始處的虛擬地址。這個函數(shù)為虛地址空間virt_add和virt_add+size之間的范圍構(gòu)造頁表。unsigned long phys_add為虛擬地址應該映射到的物理地址。unsigned long size為被重映射的區(qū)域的大小，以字節(jié)為單位。pgprot_t prot為新VMA所請求的“保護”屬性。驅(qū)動程序不必修改保護，在vma->vma_page_prot中找到的參數(shù)可以不加改變地使用。
本課題中使用mmap調(diào)用的代碼如下：

這樣就為DSP的HPI接口所對應的總線物理地址：0x10000000(對應nGCS2)在vma->vm_start和vma->vm_end之間構(gòu)造了新的頁表。
2)在構(gòu)造好新頁表之后，可以調(diào)用mmap函數(shù)完成映射，從圖2可以看到硬件連接圖中的連接DSP片選信號的是引腳nGCS2，從圖3中查出它在內(nèi)存空間對應的位置是0x10000000。mmap函數(shù)的原型是：mmap(void*start，sizelength，int prot，int flags，int fd，off_toff-set)。用以下語句獲得映射后的地址：
hpi_mmap_add=mmap(NULL，length，PROT_READ|PROT_WRITE，MAP_SHARED，hpi_fd，0)其中參數(shù)start指明描述字fd對應的“文件”(也就是／dev／hpi設備)在進程地址空間內(nèi)的映射區(qū)的開始地址，必須是頁面對齊的地址，通常設為NULL，讓內(nèi)核去自動選擇開始地址。任何情況下，mmap的返回值為內(nèi)存映射區(qū)的開始地址。這樣通過對hpi_mmap_add操作，實現(xiàn)對起始地址為0x10000000的內(nèi)存段操作。