时间戳

首页 > 解决方案 > 以低延迟访问 PCI 内存条 (Linux)

linux - 以低延迟访问 PCI 内存条 (Linux)

问题描述

背景：

我有一个 PCI 卡，它基本上是一个时钟。它通过 GPS 获取时间并将当前时间保存在某个寄存器中。

目标：

我想以尽可能低的延迟一次又一次地读取有限数量的寄存器/字节（例如当前时间）。（时钟提供了非常高的精度，我认为延迟越高，精度就越低。）。操作系统是红帽。编程语言是 C/C++。我还想写入设备内存，因此延迟不是问题。

可能的途径：

我看到了这些方式。如果你看到另一个，请告诉我：

  1. 编写 Linux 内核模块驱动程序，该驱动程序创建一个字符设备（或每个寄存器读取一个字符设备）。然后用户空间应用程序可以对 /dev/ 文件进行“读取”。
  2. DMA
  3. 通过用户空间应用程序（系统调用）将 sysfs resourceX 文件映射到用户空间。（例如这里）
  4. 编写实现 mmap 文件操作的 Linux 内核模块驱动程序。

问题：

  1. 在实际读取寄存器时，哪种方式延迟最低？我知道 mmap 在内核中会导致很多开销，但据我所知，这仅用于初始化。
  2. 方式3是合法的方式吗？对我来说，这看起来像是一个黑客。如何从应用程序中自动确定 /sys/ 路径？
  3. 方式3和4有区别吗？我是 PCI 驱动程序编程的新手，我想我并不真正了解 4 的工作方式。我读过这个（和那本书的其他章节），但也许你可以给我一个提示或一个例子。我会很感激的。

标签： linuxmemorylinux-device-drivermmappci

解决方案

方法 3 或 4 应该可以正常工作。它们之间在延迟方面没有区别。延迟大约为 100 ns。

如果您需要初始化设备，或者控制允许哪些应用程序访问它，或者一次强制一个阅读器等，则需要方法 4。方法 3 看起来有点像黑客，因为它跳过了所有这些。但如果你不需要这些东西，它会更简单。

字符设备的延迟肯定更高，因为每次读取设备时都需要内核转换。

DMA 方法的延迟完全取决于设备将时间写入内存的频率。CPU 访问内存的延迟比 MMIO 低，但如果设备每毫秒只执行一次 DMA，那么这就是您的延迟。此外，该方法会产生大量无用的 DMA 流量，因为 CPU 读取值的频率远低于写入值。

推荐阅读