为什么不能从用户空间访问/更改 GPIO？

Question

这可能被认为是一个幼稚的问题。

我习惯于裸机编程，我手动更改寄存器值以写入 GPIO。相反，我在需要信息时会读取相同的寄存器。

我最近转向嵌入式 linux。我已经指出，现在处理 GPIO 不能通过在用户空间中运行的代码来完成。** 我可以想象这可能是一些安全/健全的原因，但我看不到它。 为什么用户空间的代码不能在 GPIO 中读/写？一个可能导致的问题的示例会很棒。

** 我知道库/API 可以让您处理来自用户空间的 GPIO，并且我正在学习使用它们。我的问题纯粹是出于好奇。

Answer 1

在某些平台上可以，但通常会避免。

Linux 通常在具有 MMU 的硬件上运行，该 MMU 提供页面级内存保护以及将虚拟地址空间重新映射到物理地址。

要从用户空间访问内存映射的 GPIO，您需要配置 MMU 以将寄存器硬件地址映射到所需进程的虚拟地址空间，并且您需要启用对其的读取和/或写入访问页面。

但问题在于粒度通常很差 - 内存页面可能约为 4 KB，而 GPIO 引脚的行为由几个不同寄存器中的几个不同位控制。因此，不可能将单个引脚暴露给给定的进程。

此外，从用户空间执行此操作需要了解 GPIO 如何在给定平台上工作的精确硬件细节，而这些信息通常最好属于驱动程序。

在某些情况下使用 sysfs 接口速度太慢，例如尝试对一些较慢的接口进行 bit-bang。但通常在这些情况下，不是尝试直接从用户空间处理 GPIO，而是编写一个内核模块，该模块从内核空间执行 bit-banging，然后用户空间使用系统调用将整个中高级操作请求传递给内核。