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Linux UIO(Userspace IO)驱动模型技术详解

前言 随着计算机技术的飞速发展,Linux操作系统作为开源领域的佼佼者,已经深入到了各个应用场景之中。在Linux系统中,内核与用户空间之间的交互是核心功能之一,而设备驱动则是实现这一交互的关键环节。...然而,传统的设备驱动开发往往受限于内核空间的限制,无法充分发挥用户空间程序的灵活性和性能优势。为了解决这个问题,Linux内核引入了UIO(Userspace I/O)驱动模型。 ​...本文将深入剖析Linux UIO驱动模型的技术细节,包括其定义、软件架构、必要性、工作原理以及涉及的内核函数等。...一、什么是UIO UIO(Userspace I/O)是Linux内核中的一个轻量级驱动框架,它允许用户空间程序直接访问物理设备资源,如内存、中断和DMA通道等。...六、结论 Linux UIO驱动模型提供了一种高效、灵活的方式来访问硬件设备资源。通过深入了解UIO驱动模型的架构、原理和内核函数,我们可以更好地利用这一模型,实现高性能、低延迟的设备驱动开发。

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    Linux驱动之网卡驱动剖析

    Linux 网络设备驱动架构 驱动架构自上而下分为4层: 协议接口层 设备接口层 设备驱动功能层 网络设备与媒介层 协议接口层 协议接口层主要功能是给上层协议提供接收和发送的接口。...传递的数据被描述为套接字缓冲区,用struct sk_buff结构描述,该结构体定义位于include/linux/skbuff.h中,用于在Linux网络子系统中的各层之间传输数据,该结构在整个网络收发过程中贯穿始终...设备驱动功能层 类似于字符设备,struct net_device结构体也提供了一个操作函数集struct net_device_ops来描述对网卡的各种操作。...源码分析 笔者基于的是 S5PV210 的 DM9000 驱动,会大体上对 DM9000 的驱动源码进行分析, 分析源码位于DM9000 源码 platform 框架分析 DM9000 的驱动是基于 platform...return platform_driver_register(&dm9000_driver); } 该函数调用了 platform_driver_register 函数注册了一个平台总线驱动

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    Linux驱动开发: USB驱动开发

    四、 linux内核下USB相关的API函数与数据结构 前面介绍了USB相关一些基础概念与重要的数据结构,接下来就分析在linux内核中如何编写一个USB 驱动程序,编写与一个USB设备驱动程序的方法和其他总线驱动方式类似...\n"); } //定义USB驱动结构体 static struct usb_driver usbtest_driver = { .name = "linux_usb_drv", .id_table...(中断传输方式) 5.1 USB驱动注册框架代码 #include #include #include /*...[root@wbyq linux-3.5]# make menuconfig 由于内核自带了usb鼠标驱动,所以需要去除: Device Drivers ---> HID support...#include /* 本程序为USB鼠标驱动程序,要安装本驱动,需要先将内核自带的USB驱动程序卸载掉 */ //定义USB的IDTAB 24ae:2002 static

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    DPDK的基本原理、学习路线总结

    ◆DPDK技术介绍 一、主要特点 1、UIOLinux Userspace I/O) 提供应用空间下驱动程序的支持,也就是说网卡驱动是运行在用户空间的,减下了报文在用户空间和应用空间的多次拷贝。...如图:DPDK绕过了Linux内核的网络驱动模块,直接从网络硬件到达用户空间,不需要进行频繁的内存拷贝和系统调用。...下图为UIO技术的工作原理图 UIO技术将设备驱动分为用户空间驱动和内核空间驱动两部分,内核空间驱动主要负责设备资源分配、UIO设备注册以及小部分中断响应函数,驱动的大部分工作在用户空间的驱动程序下完成...通过UIO框架提供的API接口将UIO驱动注册到内核,注册完成后将生成存有设备物理地址等信息的map文件,用户态进程访问该文件将设备对应的内存空间地址映射到用户空间,即可直接操作设备的内存空间,UIO...DPDK用户空间的轮询模式驱动:用户空间驱动使得应用程序不需要经过linux内核就可以访问网络设备卡。

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    Linux SPI 驱动

    四、指纹SPI设备驱动框架 在对硬件有了较高的基础理解后,其实代码主要就是开始对SPI的接口做的软件实现了。...由于平台厂商通常给我们做好了spicontroller以及spicore部分,接下来的总结主要是针对SPI设备驱动部分的。...代码部分均来自于linuxkernel开源代码https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux.git/tree/?...五、总结 个人理解现在这个科技发展的风口下,手机、IOT、车机等终端设备齐放异彩的大背景下,新终端生态的搭建、基础智能设备的整合、大健康的趋势下,Sensor的发展是一个非常关键的驱动力,基础驱动软件能力的掌握也是重中之重...,linux给了我们一个很好的平台让我们能在前辈的肩上进行各种高质量的代码学习,我们也需抓住这个机会,在做好本质工作的基础上静心努力钻研,不断前行,祝愿各位也祝愿我自己在技术的道路上越走越远。

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    Linux——Linux驱动之基本理论常识总结(什么是Linux驱动Linux驱动需要掌握哪些?)

    2 Linux驱动程序需要掌握的内容 3 Linux驱动可参考的资源 4 ARM处理器体系架构 5 ARM的前世今生 ---- 0 引言 前面Linux专题中关于Linux下系统编程总结了17篇博文,主要是为了提高...Linux下的C编程应用能力,熟悉Linux编程应用环境,从此篇博文起开始Linux驱动的总结,后面计划加一些综合实践项目练习。...Linux驱动可参考的资源 Linux本身就是一个开源软件,开源的好处大家都知道,资料丰富,我们做Linux驱动开发,能找到技术支持和相应资源的有如下,列出的,对于新手来说,建议最佳的顺序是从1到5:...对上:Linux设备驱动给上层提供调用的接口; 对中:Linux设备驱动要注册到内核中,标准说法是 挂载在总线上; 对下:直接操作硬件,如GPIO、IIC、SPI、PWM等; 以上三个,Linux内核都提供了大量的接口函数...、结构体,其实Linux驱动,就是掌握了这些东西怎么用,适应到自己要写的驱动程序中。

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    Linux笔记】Linux驱动基础

    上一篇分享的:从单片机工程师的角度看嵌入式Linux中有简单提到Linux的三大类驱动: ? 我们学习编程的时候都会从hello程序开始。...同样的,学习Linux驱动我们也从最简单的hello驱动学起。...但是,在嵌入式Linux中,驱动和应用的分层是特别明显的,最直观的感受就是驱动程序是一个.c文件里,应用程序是另一个.c文件。...我们前面说了驱动的装载方式之一的动态装载:把驱动程序编译成模块,再动态装载。动态装载的体现就是开发板已经启动运行了Linux内核,我们通过开发板串口终端使用命令来装载驱动。...以上就是分享关于驱动一些内容,通过以上分析,我们知道,其是有套路(就是常说的驱动框架)可寻的,比如: #include #include <linux/kernel.h

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    DPDK性能压测系列-1:dperf 工具简介

    由于DPDK将网卡从linux 内核接管,从而提高了数据转发的性能,正因为如此我们接触到了dperf这一款高性能的开源网络压力测试仪,是Linux基金会旗下的DPDK官方生态项目,它可以对网元进行基本打流...驱动模块中断处理 网卡通过硬件中断(IRQ)通知CPU,告诉它有数据来了。...描述 DPDK通过linuxUIO技术byapass内核,避免了内核中断爆炸和大量数据拷贝的方法,在用户空间能够直接和硬件进行交互。...为了使得网卡驱动(PMD Driver)运行在用户态,实现内核旁路,Linux提供了UIO(User Space IO)机制。...DPDK架构在Linux内核中安装了IGB_UIO(igb_uio.ko和kni.ko.IGB_UIO)模块,以此借助UIO 技术来截获中断,并重设中断回调行为,从而绕过内核协议栈后续处理流程,并且IGB_UIO

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    Linux驱动开发: 块设备驱动开发

    块设备是与字符设备并列的概念, 这两类设备在 Linux驱动的结构有较大差异,总体而言, 块设备驱动比字符设备驱动要复杂得多,在 I/O 操作上表现出极大的不同,缓冲、 I/O 调度、请求队列等都是与块设备驱动相关的概念...在Linux中,驱动对块设备的输入或输出(I/O)操作,都会向块设备发出一个请求,在驱动中用request结构体描述。...但对于一些磁盘设备而言请求的速度很慢,这时候内核就提供一种队列的机制把这些I/O请求添加到队列中(即:请求队列),在驱动中用request_queue结构体描述。...编写块设备驱动时,使用的一些单位介绍: 1. 扇区(Sectors):任何块设备硬件对数据处理的基本单位。通常,1个扇区的大小为512字节。(对设备而言) 2....绝大多数硬盘都是固定硬盘,被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。

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    linux设备驱动第四篇:linux驱动调试方法

    在普通的c应用程序中,我们经常使用printf来输出信息,或者使用gdb来调试程序,那么驱动程序如何调试呢?...下面就根据一个简单的实例来说明如何调试驱动程序。...如何根据oops定位代码行 我们借用linux设备驱动第二篇:构造和运行模块里面的hello world程序来演示出错的情况,含有错误代码的hello world如下: #include <linux/...以上就是通过oops信息来定位驱动崩溃的行号。...printk的使用方法类似printf,只是要注意一下打印级别,详细介绍在linux设备驱动第二篇:构造和运行模块中已有描述,另外需要注意的是大量使用printk会严重拖慢系统,所以使用过程中也要注意。

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    Linux笔记】LED驱动

    前言 上一篇我们分享了字符设备驱动框架:嵌入式Linux驱动基础,当时分享的是hello驱动程序。...学STM32我们从点灯开始,学Linux驱动我们自然也要点个灯来玩玩,尽量在从这些基础例程中榨取知识,细抠、细抠,为之后更复杂的知识打好基础。...此时我们要编写Linux系统下的led驱动,涉及到硬件操作的地方操作的并不是这些地址(物理地址),而是操作系统给我们提供的地址(虚拟地址)。...若是led_drv.c不用再修改了,那么这个led_drv.c驱动就是一个通用的驱动程序了。具体可查看韦东山老师的《嵌入式Linux应用开发完全手册第2版》第五篇第3~7节进行学习。...谢谢 参考/学习资料: 百问网《嵌入式Linux应用开发完全手册第2版》 正点原子《I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.2》 野火《i.MX Linux开发实战指南》

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    Linux 经典的几款收包引擎

    6、libpcap绕过了Linux内核收包流程中协议栈部分的处理,使得用户空间API可以直接调用套接字PF_PACKET从链路层驱动程序中获得数据报文的拷贝,将其从内核缓冲区拷贝至用户空间缓冲区( 「第...pf-ring zc通过zc驱动(也在应用层)接管数据包,dpdk基于UIO实现。...Linux系统中一般的驱动设备都是运行在内核空间,而在用户空间用应用程序调用即可,而UIO则是将驱动的很少一部分运行在内核空间,而在用户空间实现驱动的绝大多数功能。...采用Linux提供UIO机制,可以旁路Kernel,将所有报文处理的工作在用户空间完成。...2、UIO+PMD 减少中断和CPU上下文切换 DPDK的UIO驱动屏蔽了硬件发出中断,然后在用户态采用主动轮询的方式,这种模式被称为PMD(Poll Mode Driver)。

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