在内存映射 I/O 中使用 memcpy 和朋友答案

【问题标题】：Using memcpy and friends with memory-mapped I/O在内存映射 I/O 中使用 memcpy 和朋友
【发布时间】：2015-09-11 09:51:07
【问题描述】：

我正在从事一个嵌入式项目，该项目涉及内存映射 FPGA 寄存器上的 I/O。指向这些内存区域的指针需要标记为volatile，这样编译器就不会通过在 CPU 寄存器中缓存值来“优化”对 FPGA 的读写操作。

在少数情况下，我们希望将一系列 FPGA 寄存器复制到缓冲区中以供进一步使用。由于寄存器被映射到连续地址，memcpy 似乎是合适的，但是将我们的 volatile 指针作为源参数传递会发出关于丢弃 volatile 限定符的警告。

丢弃指针的volatile-ness 以抑制此警告是否安全（并且理智）？除非编译器做了一些神奇的事情，否则我无法想象调用memcpy 将无法执行实际复制的场景。另一种方法是仅使用for 循环并逐字节复制，但memcpy 实现可以（并且确实）根据副本的大小、对齐方式等优化副本。

【问题讨论】：

我首先会担心将memcpy 用于MMIO。数据是否必须以任何特定顺序写入？会不会有副作用？你写的 MMIO 部分是否像记忆一样？
你提出了非常有效的观点，我必须与 FPGA 人员再次核对，但是 AFAIK，不，不，是的。
使用memcpy 写入一组 MMIO 寄存器对我来说仍然感觉“错误”。 AFAIK，大多数需要移动大量数据的外设都使用 DMA 或重复读取寄存器。我在外设上使用memcpy 的唯一情况是，MMIO 上的内存地址范围是否真的由 RAM 支持（但在这种情况下，为什么首先需要使用volatile？编译器内存屏障就足够了）。

【解决方案1】：

作为 FPGA 和嵌入式软件的开发人员，只有一个明确的答案：不要使用memcpy 等。为此

一些原因：

但是，您可以使用简单的for 循环并复制自己。这是安全的，如果寄存器是volatile（见下文）。

根据您的平台，单独使用volatile 可能还不够。内存区域还必须不可缓存和严格排序（并且 - 可能 - 非共享）。否则，系统总线可能（并且会在某些平台上）重新排序访问。

此外，您可能需要为 CPU 设置屏障/栅栏，以免重新排序访问。请仔细阅读您的硬件规格。

如果您需要更频繁地传输较大的块，请考虑使用 DMA。如果 FPGA 使用 PCI(e)，您可以使用带有 scatter/gather 的 busmaster DMA（但是，这并不容易实现；我自己做过，但可能值得努力）。

最好的（也是最理智的）方法实际上取决于多种因素，例如平台、所需的速度等。在所有可能的方法中，我认为使用mempcy() 是一种不太理智的方法（1）充其量是（1） : 不确定这是否是正确的语法，但我希望你明白我的意思）。

【讨论】：

【解决方案2】：

绝对不安全。无法保证 memcpy 将以何种顺序复制数据，以及一次复制多少字节。

【讨论】：