Linux应用程序读写寄存器值

需求：
在开发过程中，我们经常需要读取CPU中某个寄存器的地址，比如说读取某一个GPIO的输出状态。如读取GPIO1_IO01的值（以i.MX6为例），那么就是要读取寄存器0x0209c000中bit1的值。

• 在Kernel中可以使用ioremap_nocache()将该地址映射出来，然后去读取。
• 在用户程序中，可以使用mmap()去读取。下面我们将使用mmap()函数读取该寄存器的值，并写一个专门的应用程序regctl来读写任意寄存器的值。

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/dev/mem节点

/dev/mem是一个字符设备，应用程序可以通过mmap()可以将物理地址映射到用户空间的虚拟地址上，在用户空间完成对设备寄存器的操作。
关于这个设备节点的详细解释可以参照下面两篇文章，写得非常好！
http://man7.org/linux/man-pages/man4/mem.4.html
http://blog.csdn.net/skyflying2012/article/details/47611399

在开发过程中如果想要获取对/dev/mem的绝对访问权限，要在Kernel中将CONFIG_STRICT_DEVMEM打开。

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mmap()函数

关于mmap()的用法可以在ubuntu平台下执行#man mmap命令就可以查看这个函数的用法。

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regctl应用程序

#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

#define DEV_MEM			"/dev/mem"
#define MAP_SIZE		0x100


void show_help(void)
{
	printf("show this help:\n");
	printf("  regctl -r addr_base offset\n");
	printf("  regctl -w addr_base offset value\n");
	printf("for example:\n");
	printf("  regctl -r 0x0209c000 0\n");
	printf("  regctl -w 0x0209c000 0 0x00000002\n");
}

int translat(char c)
{
	if(c<='9'&&c>='0') return c-'0';
	if(c>='a' && c<='f') return c-87;
	if(c>='A' && c<='F') return c-55;
	return -1;
}

// 字符串转16进制
int strtohex(char *str)
{
	int len = strlen(str);
	int i,n=0;
	int stat = 0;
	if(0 == len)
		return 0;
	
	for(i=0; i<len; i++)
	{
		stat = translat(str[i]);
		if(stat >= 0)
			n = n*16+stat;
	}
	return n;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
	int fd;
	unsigned int addr_base=0;		// 寄存器的base，参照CPU手册
	unsigned int addr_offset = 0;
	unsigned int addr = 0;
	unsigned int value = 0;
	unsigned int check_value = 0;
	unsigned char *map_base=NULL;	// mmap() 映射出来的地址

	printf("argc = %d\n", argc);
	
	fd = open(DEV_MEM, O_RDWR);
	if (fd == -1)
	{
	   printf("[regctl] open %s failure\n", DEV_MEM);
	   return -1;
	}

	if (argc > 1 && strcmp(argv[1], "-h") == 0)
	{
		show_help();
	}
	else if (argc > 1 && strcmp(argv[1], "-r") == 0)
	{ // read
		addr_base= strtohex(argv[2]);
		addr_offset= strtohex(argv[3]);
		addr = addr_base+addr_offset;

		if(addr_offset > 0xfff){
			printf("[regctl] addr_offset error!\n");
			return -1;
		}

		map_base=(unsigned char * )mmap(NULL, MAP_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, addr_base);
		value = *(volatile unsigned int *)(map_base+addr_offset);
		printf("[regctl] read success: addr:0x%08X  value:0x%08X\n", addr, value);

	}
	else if(argc > 2 && (0 == strcmp(argv[1], "-w")))
	{ // write
		addr_base = strtohex(argv[2]);
		addr_offset = strtohex(argv[3]);
		value = strtohex(argv[4]);
		if(addr > 0xfff || value > 0xffffffff)
		{
			printf("[regctl] addr_offset error!\n");
			return -1;
		}
		
		map_base=(unsigned char * )mmap(NULL, MAP_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, addr_base);
		*(volatile unsigned int *)(map_base + addr_offset) = value;

		// read again
		check_value = *(volatile unsigned int *)(map_base+addr_offset);
		if(check_value == value)
		{
			printf("[regctl] write success addr:0x%08X  value:0x%08X\n", addr, value);
		}
	}
	else
	{
		show_help();
	}
	return 0;
}