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嵌入式Linux驱动mmap与DMA缓冲区映射

共计 30 章节

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课程导论与预备知识

嵌入式Linux驱动开发概述 · mmap与DMA在驱动中的作用 · 课程目标与前置技能要求

课程导论预备知识

Linux内核内存管理基础

虚拟地址与物理地址 · 页表与MMU · 内核空间与用户空间划分

Linux内核内存管理基础

用户空间mmap系统调用

mmap函数原型 · 参数详解（addr · length

mmap用户空间

内核空间mmap接口实现

struct file_operat… · 驱动中mmap方法的注册与调用流程

mmap内核空间

内核内存分配API

kmalloc · kzalloc · vmalloc

API内核内存分配

物理连续内存分配

dma_alloc_coherent… · 一致性DMA缓冲区

物理连续内存分配dma

流式DMA映射

dma_map_single · dma_unmap_single · dma_map_sg

DMA掩码与寻址能力

dma_set_mask_and_c… · DMA地址宽度 · 64位与32位设备兼容

mmap与DMA结合原理

将DMA缓冲区映射到用户空间 · 避免数据拷贝 · 实现零拷贝

remap_pfn_range函数

函数原型 · 参数含义 · 将内核物理页映射到用户虚拟地址空间

io_remap_pfn_range与pgprot_noncached

映射DMA缓冲区时的缓存属性控制 · 禁止CPU缓存

nopage与fault处理

struct vm_operatio… · nopage与fault回调 · 按需分配物理页

vma->vm_flags设置 · VM_IO与VM_PFNMAP标志 · 私有映射与共享映射

DMA缓冲区生命周期管理

分配 · 映射 · 使用

DMA缓冲区生命周期管…

一致性DMA缓冲区mmap实战

使用dma_alloc_cohere… · 通过remap_pfn_range映…

流式DMA缓冲区mmap实战

使用dma_map_single映射 · 处理缓存一致性 · 实现用户空间访问

多缓冲区与Scatter-Gather DMA

使用dma_alloc_cohere… · 通过dma_map_sg实现分散聚合

Scatter-Gath…DMA

mmap与DMA的性能优化

减少TLB抖动 · 使用大页（HugeTLB） · 预分配与延迟分配策略

缓存一致性问题详解

CPU缓存与DMA缓存一致性 · dma_sync_single_fo…

缓存一致性问题详…CPU

ARM架构下的DMA与mmap

ARMv7/v8缓存模型 · DMA API在ARM上的实现差异

x86架构下的DMA与mmap

x86 IOMMU（VT-d） · SWIOTLB · 直接内存访问

设备树与DMA配置

设备树中dma-ranges · dma-coherent属性解析 · 驱动中获取DMA配置

用户空间测试程序编写

打开设备 · mmap映射 · 读写DMA缓冲区

用户空间测试程序…打开设备

调试与错误排查

使用printk · ftrace · perf跟踪mmap与DMA调用

调试错误排查

内存泄漏与资源回收

mmap引用计数 · DMA缓冲区释放时机 · 驱动卸载时的清理

内存泄漏资源回收

安全与权限控制

CAP_SYS_RAWIO · 内存映射权限检查 · 防止用户空间破坏内核内存

安全权限控制

与V4L2框架结合

V4L2驱动中的DMA缓冲区mmap · videobuf2框架 · DMABUF导出

V4L2框架结合

与ALSA框架结合

ALSA驱动中的DMA缓冲区mmap · 音频数据零拷贝播放/录制

ALSA框架结合

与DRM/KMS框架结合

DRM驱动中的DMA缓冲区mmap · 帧缓冲映射 · GPU与CPU共享内存

DRM/KMS框架结合

课程总结与进阶方向

mmap与DMA设计模式总结 · RT-Linux与PREEMPT_R… · IOMMU/SMMU高级话题

课程总结进阶方向