Zynq-Linux移植学习笔记之45-linux下访问物理地址时间优化

1、背景介绍

在zynq上运行linux程序时，有时候会需要arm去axi总线上挂载的IP核的某个寄存器去取值。最简单的方法就是使用devmem进行虚实地址转换，然后直接访问IP核该寄存器的物理地址。一般情况下如果只是读一两次寄存器这种操作耗时可以接受，但在面对fifo这种需要长时间读取的情况，这种每次都需要转换的耗时就很明显了。在之前的博客中记录过类似的优化方法（虚实地址转换建议），这里再做点补充。

 

2、优化前代码

优化之前代码很简单，比如下面GetGpioReg/SetGpioReg，里面都是每次打开devmem，mmap，再munmap，最后关闭设备，代码如下：

#define PAGE_SIZE  ((size_t)getpagesize())
#define PAGE_MASK ((uint64_t) (long)~(PAGE_SIZE - 1))

//gpio reset operations
void SetGpioReg(unsigned int addrBase,unsigned int addrOffset,unsigned int value)
{
	int fd;
	volatile uint8_t *map_base;
	uint64_t phyaddr=addrBase+addrOffset;
	uint64_t base = phyaddr & PAGE_MASK;
	uint64_t pgoffset = phyaddr & (~PAGE_MASK);

	if((fd = open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC)) == -1)
	{
		perror("open /dev/mem:");
	}

	map_base = mmap(NULL, PAGE_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
			fd, base);
	if(map_base == MAP_FAILED)
	{
		perror("mmap:");
	}

	*(volatile uint32_t *)(map_base + pgoffset) = value;
	munmap((void *)map_base, PAGE_SIZE);
	close(fd);
}

int GetGpioReg(unsigned int addrBase,unsigned int addrOffset)
{
	int fd;
	uint32_t val;
	volatile uint8_t *map_base;
	uint64_t phyaddr=addrBase+addrOffset;
	uint64_t base = phyaddr & PAGE_MASK;
	uint64_t pgoffset = phyaddr & (~PAGE_MASK);
	//open /dev/mem
	if((fd = open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC)) == -1)
	{
		perror("open /dev/mem:");
	}
	//mmap
	map_base = mmap(NULL, PAGE_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
			fd, base);
	if(map_base == MAP_FAILED)
	{
		perror("mmap:");
	}
	val = *(volatile uint32_t *)(map_base + pgoffset);
	munmap((void *)map_base, PAGE_SIZE);
	close(fd);
	return val;
}

 

然后像下面这样直接调用即可

SetGpioReg(fifo_rlr_add0,0,0x10);

tmp_size = GetGpioReg(fifo_rdfo_add0,0);

 

3、优化后代码

其实对转换后的地址进行操作，可以牺牲空间换取时间，也就是mmap后先不进行munmap，把转换后的地址用全局变量记下来，以后直接对该全局变量操作即可。做法如下

先定义一个全局变量保存地址

u32 BaseAddrData=0;

u32 get_map_addr(u32 phyaddr1,u32 phyaddr2)
{
	int fd;
	u32 BaseAddr;
	volatile uint8_t *map_base;
	uint64_t phyaddr=phyaddr1+phyaddr2;
	uint64_t base = (phyaddr) & PAGE_MASK;
	uint64_t pgoffset = (phyaddr) & (~PAGE_MASK);
	//open /dev/mem
	if((fd = open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC)) == -1)
	{
		perror("open /dev/mem:");
	}
	//mmap
	map_base = mmap(NULL, PAGE_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
			fd, (void *)base);
	if(map_base == MAP_FAILED)
	{
		perror("mmap:");
	}
	close(fd);
	BaseAddr = map_base + pgoffset;
	return BaseAddr;
}

BaseAddrData=get_map_addr(0x43c10020,0);

这样BaseAddrData就是已经映射好的地址，后面直接操作地址即可。这里是从PL的FIFO中取值

pkg_data=*(volatile uint32_t *)(BaseAddrData);

 

4、耗时对比

同样是从fifo中取值

struct timeval stru_StartT={0};
struct timeval stru_EndT={0};

double dExecTime=0;


gettimeofday(&stru_StartT,NULL);

pkg_data= GetGpioReg(fifo_rdfd_add0,0); //优化前的方式
//pkg_data=*(volatile uint32_t *)(BaseAddrData); //优化后的方式

gettimeofday(&stru_EndT,NULL);
dExecTime=1000000*(stru_EndT.tv_sec-stru_StartT.tv_sec)+(stru_EndT.tv_usec-stru_StartT.tv_usec);
printf("time to read 32bits is %.0lf us\n",dExecTime);

优化前读32位数的耗时

优化后的耗时

可以看到相差有20-40倍之多。