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Linux驱动开发：mmap接口与DMA缓冲区共享实现

共计 30 章节
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01
课程导论
mmap与DMA缓冲区共享的背景 · 应用场景（视频采集 · 高速数据采集）
课程导论mmap
02
Linux内存管理基础
虚拟地址与物理地址 · 页表与MMU · 用户空间与内核空间划分
Linux内存管理基础
03
mmap系统调用原理
mmap函数原型 · 映射类型（文件映射/匿名映射） · VMA（虚拟内存区域）结构
mmap系统调用原理
04
DMA基础概念
DMA控制器工作原理 · DMA传输类型（内存到内存 · 外设到内存）
DMA基础概念
05
Linux DMA API概述
dma_alloc_coherent · dma_map_single · dma_map_sg
LinuxDMA
06
内核中的mmap实现
struct file_operat… · remap_pfn_range函数详…
mmap内核
07
DMA缓冲区分配
使用dma_alloc_cohere… · 获取物理地址与内核虚拟地址
DMA缓冲区分配
08
将DMA缓冲区暴露给用户空间
在mmap回调中调用remap_pf…
DMA缓冲区暴露给用户…
09
用户空间mmap调用
用户程序使用mmap映射设备文件 · 获取用户空间虚拟地址 · 读写DMA缓冲区
mmap用户空间
10
Cache一致性详解
DMA与Cache的交互问题 · 一致性映射（coherent）与非一…
Cache一致性详解
11
dma_alloc_coherent内部机制
一致性内存池 · IOMMU/SMMU的影响 · NUMA节点亲和性
dmaalloc
12
流式DMA映射
dma_map_single与dma… · Cache刷新与无效化操作
DMA流式
13
SG（Scatter/Gather）DMA
dma_map_sg与dma_unm… · 分散/聚合传输的优势
SGScatter/Gath…
14
mmap与DMA结合实战
编写一个简单的字符设备驱动 · 分配DMA缓冲区并实现mmap接口
mmapDMA
15
用户态测试程序
编写C程序打开设备 · mmap映射 · 启动DMA传输
用户态测试程序编写C程序打开设…
16
多缓冲区与环形缓冲区
使用多个DMA缓冲区实现乒乓操作 · 环形缓冲区设计模式
多缓冲区环形缓冲区
17
mmap映射大块DMA内存
处理大于4MB的连续物理内存分配（C… · 预留内存）
mmapDMA
18
IOMMU/SMMU与DMA
IOMMU的作用 · 设备DMA地址转换 · 使用IOMMU实现零拷贝
IOMMU/SMMUDMA
19
dma_buf框架简介
dma_buf共享机制 · 与mmap结合实现跨设备/跨进程共享
dmabuf
20
dma_buf的mmap实现
dma_buf的begin_cpu_… · mmap回调实现
dmabuf
21
用户空间dma_buf操作
使用DMA_BUF_IOCTL_SY… · mmap映射dma_buf
dmabuf
22
性能优化
减少mmap页表开销（使用huge… · 批量DMA传输 · 异步通知
性能优化mmap
23
调试与错误排查
使用tracepoints跟踪mma… · 常见错误（EINVAL · EFAULT）分析
调试错误排查
24
安全性考虑
防止用户空间越界访问 · DMA缓冲区隔离 · 权限控制
安全性考虑防止用户空间越界…
25
与V4L2框架结合
V4L2的DMA缓冲区模型 · VIDIOC_REQBUFS与mma…
V4L2框架结合
26
与DRM/KMS结合
DRM的DMA-BUF导出 · GPU与CPU共享缓冲区 · mmap映射
DRM/KMS结合
27
与ALSA音频结合
音频DMA缓冲区 · mmap映射音频环形缓冲区 · 低延迟播放
ALSA音频结合
28
与网络子系统结合
网络设备的DMA环形队列 · mmap映射描述符与数据包
网络子系统结合DMA
29
高级话题
用户空间DMA（UIO/VDMA） · vfio-pci与mmap · DPDK的mmap实现
高级话题DMA
30
课程总结与项目实战
综合项目——高速数据采集卡驱动（FP… · 回顾关键知识点与最佳实践
课程总结项目实战