Linux驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)筆記：對(duì)zynq PL部分IP核的驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)過(guò)程

在對(duì)zynq進(jìn)行Linux驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)時(shí)，除了需要針對(duì)zynq內(nèi)ARM自帶的控制器適配驅(qū)動(dòng)外，還需要對(duì)zynq PL部分的IP核進(jìn)行驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)。對(duì)于ARM來(lái)說(shuō)，zynq PL部分的IP核就是一段地址空間，這段地址空間包含了該IP的一系列寄存器，ARM操作該IP核的寄存器也就是操作這段地址空間，而PL部分IP的驅(qū)動(dòng)也就是對(duì)IP寄存器的操作。

1、 硬件設(shè)計(jì)

在vivado內(nèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，RapidIO IP核通過(guò)AXI總線與ARM相連，地址空間區(qū)域如圖：

從0x40000000-0x7FFFFFFF均為RapidIO IP的地址空間，注意這里的地址是物理地址，在zynq的裸程序中，可以通過(guò)xil_out32()或xil_in32()等函數(shù)直接操縱該地址的值，也即對(duì)RapidIO IP核寄存器的讀寫操作。

補(bǔ)充一點(diǎn)，考慮到RapidIO IP使用的一致性以及預(yù)防配置出錯(cuò)，硬件設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)將RapidIO IP寄存器進(jìn)行了正確配置，這一部分是在硬件FPGA編程時(shí)實(shí)現(xiàn)的，軟件部分并不需要從頭開(kāi)始配置RapidIO IP核。因此，對(duì)RapidIO IP驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)也只需要實(shí)現(xiàn)對(duì)寄存器的讀、寫這兩個(gè)函數(shù)即可。

2、 devicetree設(shè)計(jì)
由于RapidIO IP核位于PL部分，需要在devicetree中增加相應(yīng)內(nèi)容，如下：
amba_pl {
#address-cells= <0x1>;
#size-cells= <0x1>;
compatible= "simple-bus";
ranges;
srio_axi_config@40000000{
compatible= "xlnx,xps-rio-1.00.a";
reg= <0x40000000 0x40000000>;
};
};

Amba_pl對(duì)應(yīng)PL部分的amba，devicetree中原有的amba對(duì)應(yīng)PS部分，兩個(gè)位于同一層。

3、 驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)
RapidIO IP核驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)物理地址0x40000000到0x7fffffff的讀、寫操作，可以參考xilinxPL部分CAN IP核的驅(qū)動(dòng)代碼。實(shí)現(xiàn)過(guò)程需要注意地址的虛實(shí)轉(zhuǎn)換，0x40000000開(kāi)始的這一段地址是物理地址，需要將這段地址進(jìn)行映射，確保CPU訪問(wèn)的地址經(jīng)過(guò)MMU轉(zhuǎn)換后確實(shí)對(duì)應(yīng)這一地址。

/*
* rio-xiic.c
* Copyright (c) 2002-2007 Xilinx Inc.
* Copyright (c) 2009-2010 Intel Corporation
*
*/
/* Supports:
* Xilinx RapidIO
*/
#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#define DRIVER_NAME "xiic-rio"

#define SRIO_ZYNQ_BASEADDR 0x40000000
#define SRIO_ZYNQ_NODE_BASEADDR 0x10100
#define SRIO_ZYNQ_MAX_HOPCOUNT 13

struct xiic_rio {
struct mutex lock;
u8 *data;
};

/* We need global varriable for maped address */
static void __iomem* _rio_base = NULL;

static inline void rio_setreg32(unsigned int addrBase,unsigned int addrOffset,unsigned int value)
{
iowrite32(value, addrBase + addrOffset);
}

static inline int rio_getreg32(unsigned int addrBase,unsigned int addrOffset)
{
unsigned int reg_addr;
reg_addr=addrBase+addrOffset;
return ioread32(reg_addr);
}

static ssize_t hlMaintWrite(unsigned int dstId,unsigned short hopcount, unsigned int offset, unsigned int writedata)
{
unsigned int reg_addr;
if( hopcount > SRIO_ZYNQ_MAX_HOPCOUNT )
{
printk("!!!error, hopcount = %d, > %d ",hopcount,SRIO_ZYNQ_MAX_HOPCOUNT);
return -1;
}

rio_setreg32((unsigned int)_rio_base,SRIO_ZYNQ_NODE_BASEADDR,dstId);
reg_addr = (((hopcount+1)<<24)|offset);
rio_setreg32((unsigned int)_rio_base,reg_addr,writedata);

return 0;
}

static ssize_t hlMaintRead(unsigned int dstId,unsigned short hopcount, unsigned int offset, void *mrdataAdr)
{
unsigned int reg_addr;
if( hopcount > SRIO_ZYNQ_MAX_HOPCOUNT )
{
printk("!!!error, hopcount = %d, > %d ",hopcount,SRIO_ZYNQ_MAX_HOPCOUNT);
return -1;
}

rio_setreg32((unsigned int)_rio_base,SRIO_ZYNQ_NODE_BASEADDR,dstId);
reg_addr = (((hopcount+1)<<24)|offset);

mrdataAdr = rio_getreg32((unsigned int)_rio_base,reg_addr);

printk("M_SRIO_MAINT_REG_READ: hopcount = %d, offset = 0x%x, value = 0x%x ",hopcount,offset,mrdataAdr);
return 0;
}

static SIMPLE_DEV_PM_OPS(xiic_rio_pm_ops, hlMaintRead,hlMaintWrite);

static int xiic_rio_probe(struct platform_device *pdev)
{
struct xiic_rio *rio;
struct resource *res;
unsigned int mtRdata=0;

rio = kzalloc(sizeof(struct xiic_rio), GFP_KERNEL);
if (!rio)
return -ENOMEM;

/* Get Mapped address */
_rio_base = ioremap_nocache(SRIO_ZYNQ_BASEADDR, 0xe000000);
if (!_rio_base)
return -ENOMEM;

res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
platform_set_drvdata(pdev, rio);

hlMaintRead(0xFF,0, 0, mtRdata);
return 0;
}

static int xiic_rio_remove(struct platform_device *pdev)
{
struct xiic_rio *rio = platform_get_drvdata(pdev);

kfree(rio);
return 0;
}

static const struct of_device_id xiic_of_match[] = {
{ .compatible = "xlnx,xps-rio-1.00.a", },
{},
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, xiic_of_match);

static struct platform_driver xiic_rio_driver = {
.probe = xiic_rio_probe,
.remove = xiic_rio_remove,
.driver = {
.name = DRIVER_NAME,
.of_match_table = of_match_ptr(xiic_of_match),
.pm = &xiic_rio_pm_ops,
},
};

module_platform_driver(xiic_rio_driver);

MODULE_AUTHOR("info@mocean-labs.com");
MODULE_DESCRIPTION("Xilinx Rio IP Core driver");
MODULE_LICENSE("GPL v2");

上面代碼中ioremap實(shí)現(xiàn)的就是物理地址的映射，該函數(shù)的第二個(gè)參數(shù)為映射的大小，由于模塊上DDR只有1G，所以實(shí)際最大的映射空間只有224M，能訪問(wèn)IP核的實(shí)際地址空間為0x40000000-0x4e000000。驅(qū)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)讀寫兩個(gè)函數(shù)，對(duì)zynq FPGA地址的訪問(wèn)可以直接調(diào)用ioread32()、iowrite32()，這兩個(gè)函數(shù)和xil_out32()、xil_in32()相對(duì)應(yīng)。

完成驅(qū)動(dòng)后修改Kconfig文件和Makefile文件，加入驅(qū)動(dòng)選項(xiàng)，這里是合在了I2C總線驅(qū)動(dòng)里面：

4、 測(cè)試
對(duì)該驅(qū)動(dòng)的測(cè)試主要是通過(guò)調(diào)用讀函數(shù)訪問(wèn)地址空間，判斷返回值是否符合預(yù)期。由于RapidIO IP核能夠訪問(wèn)到CPS 1848，可以通過(guò)判斷返回值是否是1848的device ID加以驗(yàn)證。

在probe中調(diào)用函數(shù)hlMaintRead(0xFF,0, 0, mtRdata)，返回值如下：

Value和1848 datasheet中的一致，驗(yàn)證通過(guò)。

5、 總結(jié)

在對(duì)zynq PL部分IP核的驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要注意地址轉(zhuǎn)換問(wèn)題，下面兩種異常都是屬于地址問(wèn)題

這種異常是映射空間不夠大，對(duì)應(yīng)于ioremap第二個(gè)參數(shù)