Linux 内核：AXI 互连，在何处以及如何处理？

Question

我正在为我的公司编写 Linux 驱动程序，以便将我们的硬件移植到 GNU/Linux 桌面。我根本不是硬件专家，我正在努力了解内核和硬件之间的通信是如何进行的。

我们基本上有一个 AXI 互连，上面连接了一些 IP（我们使用的是 Xilinx 开发板运行 PetaLinux）。

我已经能够向硬件发送请求，它运行良好，但我觉得我遗漏了什么。在内核中，由于 ioremap()，我将物理地址映射到虚拟地址，并且我自己实现了 read/write，如下所示：

static void __iomem *mailbox;

static ssize_t mailbox_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos)
{
    ssize_t retval = 0;
    uint32_t mlb_data = 0; 

    if(down_interruptible(&sem))
        return -ERESTARTSYS;

    // *f_pos must be a multiple of 4
    // *f_pos must be in bounds
    // count must be 4 (mailbox supports only reading 4 bytes at a time)
    if(*f_pos % 4 || *f_pos >= MAILBOX_SIZE || count != sizeof(mlb_data)) {
        retval = -EINVAL;
        goto out;
    }

    mlb_data = readl(mailbox + *f_pos);

    if(copy_to_user(buf, &mlb_data, count)) {
        retval = -EFAULT;
        goto out;
    }

    *f_pos += count;
    retval = count;

out:
    up(&sem);
    return retval;
}

int mailbox_init(dev_t device)
{
    mailbox = ioremap_nocache(MLB_BASE_ADDR, MAILBOX_SIZE);

    if(!mailbox) {
        printk(KERN_ERR DRIVER_NAME ": cannot map mailbox, ioremap failed.\n");
        return err;
    }

    return 0;
}

在用户端，我尝试 read/write 像这样：

int dev_fd = open("/dev/" DRIVER_NAME, O_RDWR);
if(dev_fd < 0) return whatever;

int data;
pread(dev_fd, &data, sizeof data, 0);

close(dev_fd);

效果很好，但我不明白怎么会这么简单，所有 AXI 东西都在哪里处理？我以为那是我必须要做的事情，但我很惊讶地看到一切都已经很好了。

我发现一切都是透明的，这真的很好，但问题是我想实现一些错误处理，但我不知道如何去做。

例如，如果我尝试在内部使用 devmem (which uses /dev/mem）从不受支持的地址读取，我会收到总线错误：

root@petalinux:~# devmem 0xCAFEBABE
Bus error

但如果我尝试通过我自己的角色设备执行相同操作，它就会挂起。似乎没有收到 SIGBUS。

我不确定我是否说得很清楚所以总结一下我的两个问题：

Linux 内核中的 AXI 东西在哪里处理？会不会是 Xilinx 驱动程序“覆盖”了我的驱动程序？
如何像 /dev/mem 那样通过向用户态应用程序发送 SIGBUS 来处理硬件故障？

Answer 1

查看 Xilinx AXI 以太网驱动程序 (drivers/net/ethernet/xilinx/xilinx_axienet_main.c)，设置 iomem cookie (mailbox) 导致 readl()、writel()、 memcpy_fromio() 等等以正确处理访问。

如何在硬件级别完成此操作的详细信息取决于硬件架构。例如，mach-ipx4xx 使用 __is_io_address() macro to determine whether ipx4xx_pci_read() (via inl()) or __raw_readl()/__indirect_readl() 应该使用

loff_t 已签名，当偏移量无效时，return -EFAULT 而不是 -EINVAL 可能更有意义：

// *f_pos must be within bounds
if (*f_pos < 0 || *f_pos >= MAILBOX_SIZE) {
    retval = -EFAULT;
    goto out;
}

// *f_pos must be a multiple of 4, and
// count must be 4 (mailbox supports only reading 4 bytes at a time)
if ((*f_pos & 3) || count != sizeof mlb_data) {
    retval = -EINVAL;
    goto out;
}

而不是 readl()，考虑使用更新的 ioread32()（或 ioread32be()，如果设备始终使用大端字节顺序）。有关详细信息，请参阅 include/asm-generic/iomap.h。

在许多架构上，ioread32() 只是调用 readl()，因此这不是功能性更改；通过跟上当前推荐的内部内核接口，这更多的是为了更容易长期维护。

(“[certain] architectures cannot use this generic interface”的评论是针对架构维护者的，他们不能仅仅依赖通用接口，而是需要在特定架构中为他们的硬件架构实现宏文件。驱动程序开发人员可以依赖这些可用且正常工作的宏。）

在这里提高 SIGBUS 没有意义，因为用户空间不是试图直接访问内存，而是使用系统调用； returning -EFAULT 在这里绝对更合适。但是，要提高 SIGBUS，您需要

struct kernel_siginfo info;

clear_siginfo(&info);      // Important! So you don't leak to userspace.

info.si_signo = SIGBUS;
info.si_code = BUS_ADRALN; // Reason, see include/uapi/asm-generic/siginfo.h
info.si_errno = 0;
info.si_addr = addr;       // Address of the error
info.si_addr_lsb = lsb;    // Least significant bit of the address

force_siginfo(&info);

我希望这对您有所帮助，并希望您将 GPL 驱动程序推向上游，即使只有少数用户。 Greg KH 过去特别帮助过此类工作。

Linux 内核：AXI 互连，在何处以及如何处理？

Linux Kernel : AXI interconnect, where and how is it handled?

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