GPIO-virtio接口

Linux内核的代码介绍。

在 gpio-virtio.c 文件中，主要实现了一个基于 Virtio 的虚拟 GPIO 控制器的驱动。这个驱动允许通过 Virtio 机制在宿主机和虚拟机之间进行 GPIO 操作。以下是文件中一些关键函数的功能和流程介绍：

1. _virtio_gpio_req 函数

static int _virtio_gpio_req(struct virtio_gpio *vgpio, u16 type, u16 gpio,u8 txvalue, u8 *rxvalue, void *response, u32 rxlen)

• 功能：这个函数用于发送 GPIO 请求到宿主机，并等待响应。
• 流程：
  1. 获取指定 GPIO 线的 virtio_gpio_line 结构。
  2. 填充请求结构 virtio_gpio_request，包括操作类型、GPIO编号和传输值。
  3. 将请求添加到 Virtio 队列并通知宿主机。
  4. 等待宿主机处理完成，通过完成队列获取响应。
  5. 根据需要处理响应数据。

2. virtio_gpio_add_device 和 virtio_gpio_remove_device

这两个函数分别处理设备的添加和移除逻辑。

• 添加设备 (virtio_gpio_add_device):
  1. 注册新的 GPIO 设备。
  2. 初始化设备结构，包括设置 GPIO 操作的回调函数。
  3. 将设备添加到系统中，使其可被操作。
• 移除设备 (virtio_gpio_remove_device):
  1. 从系统中注销 GPIO 设备。
  2. 清理与设备相关的资源。

3. virtio_gpio_probe 和 virtio_gpio_remove

这两个函数用于 Virtio 设备的探测和移除。

• 探测 (virtio_gpio_probe):
  1. 初始化 Virtio 设备结构。
  2. 分配和初始化 GPIO 线和中断线。
  3. 注册设备到 GPIO 子系统。
• 移除 (virtio_gpio_remove):
  1. 注销 GPIO 设备。
  2. 释放分配的资源。

4. 中断处理

• 中断注册和响应:
  1. 在设备初始化时注册中断处理函数。
  2. 当 GPIO 状态改变或其他事件发生时，中断处理函数被调用。
  3. 处理函数读取事件，执行相应的操作，如状态更新或通知上层应用。

5. 锁和同步

• 锁:
  1. 使用互斥锁 (mutex) 和自旋锁 (spinlock) 来保护数据结构不被并发访问破坏。
  2. 在操作共享资源前获取锁，在完成后释放锁。

这个驱动的实现利用了 Virtio 提供的机制，通过标准的 Virtio 队列和事件通知来实现跨虚拟机的 GPIO 控制。这种方式允许在宿主机和虚拟机之间高效且安全地进行硬件级操作。

在 gpio-virtio.c 文件中，实现了一个基于 Virtio 的虚拟 GPIO 控制器的驱动。这个驱动允许通过 Virtio 机制在宿主机和虚拟机之间进行 GPIO 操作。以下是文件中一些关键结构和函数的功能和流程介绍：

结构体定义

1. struct virtio_gpio_line

   • 功能：表示一个单独的 GPIO 线。
   • 成员：
     • lock：互斥锁，保护 GPIO 线操作。
     • completion：完成变量，用于同步操作。
     • req：GPIO 请求结构，用于发送请求到宿主机。
     • res：GPIO 响应结构，用于接收宿主机的响应。
     • rxlen：接收长度，指示响应数据的长度。

2. struct vgpio_irq_line

   • 功能：表示一个 GPIO 中断线。
   • 成员：
     • type：中断类型。
     • disabled、masked、queued、update_pending、queue_pending：状态标志，管理中断的不同状态。
     • ireq：中断请求结构。
     • ires：中断响应结构。

3. struct virtio_gpio

   • 功能：表示整个虚拟 GPIO 设备。
   • 成员：
     • vdev：指向 Virtio 设备的指针。
     • lock：互斥锁，保护 virtqueue 操作。
     • gc：GPIO 控制器。
     • lines：指向 GPIO 线数组的指针。
     • request_vq：请求 virtqueue，用于与宿主机通信。

关键函数

1. virtio_gpio_probe

   • 功能：探测函数，当 Virtio 设备被发现时调用。
   • 流程：
     • 初始化 GPIO 控制器。
     • 分配和初始化 GPIO 线。
     • 注册 GPIO 控制器到 GPIO 子系统。

2. virtio_gpio_remove

   • 功能：移除函数，当 Virtio 设备被移除时调用。
   • 流程：
     • 注销 GPIO 控制器。
     • 释放分配的资源。

驱动注册

• virtio_gpio_driver：定义了 Virtio 驱动的基本信息和回调函数。
  • feature_table：支持的特性列表。
  • id_table：支持的设备 ID。
  • probe 和 remove：指向探测和移除函数的指针。

模块信息

• 作者：Enrico Weigelt, Viresh Kumar。
• 描述：VirtIO GPIO 驱动。
• 许可证：GPL。

这个驱动的实现利用了 Virtio 提供的机制，通过标准的 Virtio 队列和事件通知来实现跨虚拟机的 GPIO 控制。这种方式允许在宿主机和虚拟机之间高效且安全地进行硬件级操作。