メモリについては、以前はポインタに直接メモリアドレスを代入すればよかったのですが(物理メモリのアドレスとカーネルのメモリ空間が１：１)、最近はメモリの扱いが変ったため、
　「カーネル空間アドレス」＝「物理メモリアドレス」＋PAGE_OFFSET
になっています。これを汎用性をもたせて操作するため、いくつかの関数が用意されています。 #include /* ここで #define されてます */ inline unsigned long virt_to_phys(volatile void * address) /* カーネル空間から物理アドレス */ inline void * phys_to_virt(unsigned long address) /* 物理アドレスからカーネル空間 */ unsigned char readb(addr) /* １バイト読み */ unsigned short readw(addr) /* ２バイト読み */ unsigned int readd(addr) /* ４バイト読み */ void? writeb(unsigned char ,addr); /* １バイト書き */ void? writeb(unsigned short ,addr); /* ２バイト書き */ void? writeb(unsigned int ,addr); /* ４バイト書き */ void *memset_io(void *addr,int c,size_t n); void *memcpy_fromio(void *dest, const void *io_src, size_t n); void *memcpy_toio(void *io_dest, const void *src, size_t n); /* それぞれ物理メモリへのmemset, からのmemcpy, へのmemcpy */ と定義されています。実体は完全にマクロです(ので返り値はあえて書いてみました)。一度ご覧になってみてください。 なお、addr はキャストされるのでポインタでも数値でも動作はかわりません。
これらの関数はISAバスに挿さるような、メモリデバイスのための関数で、このままでは PCIで設定された、やたらとアドレスの高いメモリにはアクセスできません。
(PAGE_OFFSET が 0xc000 0000 である場合、物理メモリ 0x4000 0000 以上はカーネルの空間には直接は収まりません)

それらを扱うために void *vremap(unsigned long offset,unsigned long size); /* Linux 2.0 */ void *ioremap (unsigned long offset, unsigned long size); /* Linux 2.1- */ void vfree(void *addr); なる関数があります。 vremap, ioremap によって、物理アドレス offset を返り値のポインタで扱えるようにするものです。 使い終わったらvfree で解放します。 offset はページ境界限定で、インテル系では4Kbytes 単位になります。
これらの関数(マクロ)を使用すれば、およそのハードウェアはアクセスできることでしょう。

Pentium 以降のインテル系CPUには RDTSC という便利な命令があります。 これらのCPUにはリセット時に０にクリアされ、１クロック毎にカウントアップする６４ビットカウンタ(TSC)が内蔵されています。 これを読みための命令です。 とはいえ、これはアセンブリ言語レベルの命令でしかも、古めのアセンブラでは解釈してくれません。 そこでバイナリで埋め込んでしまいます。 unsigned int h,l; /* read Pentium cycle counter */ __asm__(".byte 0x0f,0x31" : "=a" (l),"=d" (h)); unsigned long long tsc=((unsigned long long int)h<<32)|l; じつはカーネルソースを見てて初めてこの命令の存在をしりました。 それからIntel のマニュアル(PDFで数百ページ)で確認しています。 この命令は実行するとカウンタの値を３２ビットずつに分け、レジスタ EAX EDX にそれぞれ下位と上位の値をいれます。 __asm__ がインラインアセンブルで命令をバイナリで直接たたき込んで(コード 0x0f,0x31)、結果を変数 h,l にいれています。 これを long long 型の６４ビット変数にしたてています。

注意点は当然CPUのクロックの影響をうけるので、その変換をべつにしなければならない、ということでしょうか。 また、486でもLinuxが動くことは確かなので、切り捨てたくない場合は struct timeval tv; do_gettimeofday(&tv); tsc=(unsigned long long)(tv.tv_sec)*1000000+tv.tv_usec; と、gettimeofdayシステムコールのカーネル内の本体であるdo_gettimeofday()を使用するのがいいでしょう。 これは単位はマイクロ秒ですし。ただし、当然、RDTSC をつかうのに比べ、時間はかかります。

そのためには一定時間毎に特定の関数を呼んでもらえると便利です。 実際、Linuxにはそういう便利な機能が備わっています。

次の例は１秒に１回cyclefuncを実行します。 dmesgでも結果はみることができますが、 リアルタイムに見たい場合はコンソールをつかうなどしてください。 // gcc -c cycletest.c -Wall -Wstrict-prototypes -O -pipe -m486 #define MODULE #define __KERNEL__ #include #include #include static void cyclefunc(unsigned long /*dummy*/); static struct timer_list cyclefunc_list = {NULL, NULL, 0, 0, cyclefunc}; /* { NULL, NULL, 終了時間, 関数呼出引数, 呼出関数 } */ static int cycle=HZ; static void cyclefunc(unsigned long c) { printk("cycle %lu\n",c); /* タイマ再登録 */ cyclefunc_list.expires = jiffies + cycle; cyclefunc_list.data = c+1; add_timer (&cyclefunc_list); } int init_module(void) { cyclefunc_list.expires = jiffies + cycle; cyclefunc_list.data = 0; add_timer (&cyclefunc_list); return 0; } void cleanup_module(void) { del_timer(&cyclefunc_list); タイマ除去をわすれずに！ } Linux のタイマ機能は残念ながら、１度登録したら１度呼ばれておしまいです。 そのため、定期的に呼び出してもらうときは、再登録が必要です。 また、rmmod するときは、当然ながらタイマが残っているとまずいので、cleanup_module()でdel_timer()してキャンセルしておきます。

なお、このタイマは、一定時間毎にカーネルで発生している割り込みを利用して動作しているものです。 ので、やたらと重い処理をさせたりしてはなりません。 そういう意味では、この例題はprintkなど使っている点で失格かもしれません。

なお、まちがっても、メモリリークはしないようにしましょう :-)

そんなあなたのために(というより自分のため:-))に"おきらくインストーラ"をつくりました。

• insdev
• rmdev

具体的な使用例です。 # ls -l /dev/oc*test* ls: /dev/oc*test*: No such file or directory # ./insdev ocrtest /dev/ocrtest /dev/ocrtest2=10 auto-selected devcie major(c)=60 device 60:0: /dev/ocrtest device 60:10: /dev/ocrtest2 # ./insdev octest /dev/octest /dev/octest2=10 auto-selected devcie major(c)=61 device 61:0: /dev/octest device 61:10: /dev/octest2 # ls -l /dev/oc*test* crw-rw-rw- 1 root root 60, 0 Mar 24 21:45 /dev/ocrtest crw-rw-rw- 1 root root 60, 10 Mar 24 21:45 /dev/ocrtest2 crw-rw-rw- 1 root root 61, 0 Mar 24 21:45 /dev/octest crw-rw-rw- 1 root root 61, 10 Mar 24 21:45 /dev/octest2 # cat /dev/ocrtest linux drivers! linux drivers! linux drivers! linux drivers! linux drivers! # ./rmdev ocrtest unlink '/dev/ocrtest' unlink '/dev/ocrtest2' # ./rmdev octest unlink '/dev/octest' unlink '/dev/octest2' # ls -l /dev/oc*test* ls: /dev/oc*test*: No such file or directory # 動作的には insmod+mknod, rmmod+rm という形で、insmod するときに同時に特別ファイルをつくってしまい、rmmod するときに消します(情報は/tmp/insdev.tabに記録)。

それより便利な機能は、メジャー番号の自動設定です。ドライバが増えるとメジャー番号の管理が大変です。 そこで、(1)Linuxで「実験用」として解放されている番号で かつ(2)/proc/devices にみられない番号 をメジャー番号として使用します(番号固定のデバイスは事前に登録するか insdevの予約部分を書き換える)。

こうしてきめたメジャー番号を、モジュールの変数初期化機能をつかって、変数 "devmajor" に渡すと同時に、mknod の引数にします。 こうすることで、デバイスのメジャー番号を変えてしまってもそれに合わせて アクセス用の特別ファイルをつくってくれるわけです。
もし、すでにファイルがあると消すかどうかを聞いてきますので 'y'/'n'で答えてください。 ここで消して、insdevがつくり直した場合は rmdev で自動消去されます。'n'と答えた場合には古いものが残ります。 なお、rm でサクッと消すので、まちがっても hda1 などと書かないように。 （そもそも、insdev/rmdev の組で正しく挿入・削除されている場合は、消すか？と聞かれることはありません。） insdev 使い方 insdev (option) modulename device_file_list option: -m ooo, --mode=mode mknod のパーミッション default:666(a+rw) -b blockdevice ブロックデバイスinsmod default:キャラクタ --major=major メジャー番号強制 default:自動設定 +var=value モジュールへのオプション ('+'をとって insmod にわたされる) d_f_list: 作成するデバイスファイルのリスト ただ /dev/dev1 /dev/dev2 と並べた場合はマイナー番号0から順に /dev/devx=y とした場合は devx にマイナー番号 y をふって 次は y+1 になる。 rmdev 使い方 rmdev modulename とくにオプションなし モジュール作成の注意 static int 変数 devmajor を宣言し、これをもとに register_chrdev() する。 それ以外の初期化方法では自動設定不可。 これで、複数のデバイスドライバをつかったりするのが楽になります。

実はこのために、いままでのドライバサンプルは devmajor がついてたりします(^^;。