// // 内核全局通用库 // Created by longjin on 2022/1/22. // #pragma once // 引入对bool类型的支持 #include #include #include #include #include #include #include /** * @brief 根据结构体变量内某个成员变量member的基地址，计算出该结构体变量的基地址 * @param ptr 指向结构体变量内的成员变量member的指针 * @param type 成员变量所在的结构体 * @param member 成员变量名 * * 方法：使用ptr减去结构体内的偏移，得到结构体变量的基地址 */ #define container_of(ptr, type, member) \ ({ \ typeof(((type *)0)->member) *p = (ptr); \ (type *)((unsigned long)p - (unsigned long)&(((type *)0)->member)); \ }) // 定义类型的缩写 typedef unsigned char uchar; typedef unsigned short ushort; typedef unsigned int uint; typedef unsigned long ul; typedef unsigned long long int ull; typedef long long int ll; #define ABS(x) ((x) > 0 ? (x) : -(x)) // 绝对值 // 最大最小值 #define max(x, y) ((x > y) ? (x) : (y)) #define min(x, y) ((x < y) ? (x) : (y)) // 遮罩高32bit #define MASK_HIGH_32bit(x) (x & (0x00000000ffffffffUL)) // 四舍五入成整数 ul round(double x) { return (ul)(x + 0.5); } /** * @brief 地址按照align进行对齐 * * @param addr * @param _align * @return ul 对齐后的地址 */ static __always_inline ul ALIGN(const ul addr, const ul _align) { return (ul)((addr + _align - 1) & (~(_align - 1))); } void *memset(void *dst, unsigned char C, ul size) { int d0, d1; unsigned long tmp = C * 0x0101010101010101UL; __asm__ __volatile__("cld \n\t" "rep \n\t" "stosq \n\t" "testb $4, %b3 \n\t" "je 1f \n\t" "stosl \n\t" "1:\ttestb $2, %b3 \n\t" "je 2f\n\t" "stosw \n\t" "2:\ttestb $1, %b3 \n\t" "je 3f \n\t" "stosb \n\t" "3: \n\t" : "=&c"(d0), "=&D"(d1) : "a"(tmp), "q"(size), "0"(size / 8), "1"(dst) : "memory"); return dst; } void *memset_c(void *dst, uint8_t c, size_t count) { uint8_t *xs = (uint8_t *)dst; while (count--) *xs++ = c; return dst; } /** * @brief 内存拷贝函数 * * @param dst 目标数组 * @param src 源数组 * @param Num 字节数 * @return void* */ static void *memcpy(void *dst, const void *src, long Num) { int d0 = 0, d1 = 0, d2 = 0; __asm__ __volatile__("cld \n\t" "rep \n\t" "movsq \n\t" "testb $4,%b4 \n\t" "je 1f \n\t" "movsl \n\t" "1:\ttestb $2,%b4 \n\t" "je 2f \n\t" "movsw \n\t" "2:\ttestb $1,%b4 \n\t" "je 3f \n\t" "movsb \n\t" "3: \n\t" : "=&c"(d0), "=&D"(d1), "=&S"(d2) : "0"(Num / 8), "q"(Num), "1"(dst), "2"(src) : "memory"); return dst; } // 从io口读入8个bit unsigned char io_in8(unsigned short port) { unsigned char ret = 0; __asm__ __volatile__("inb %%dx, %0 \n\t" "mfence \n\t" : "=a"(ret) : "d"(port) : "memory"); return ret; } // 从io口读入32个bit unsigned int io_in32(unsigned short port) { unsigned int ret = 0; __asm__ __volatile__("inl %%dx, %0 \n\t" "mfence \n\t" : "=a"(ret) : "d"(port) : "memory"); return ret; } // 输出8个bit到输出端口 void io_out8(unsigned short port, unsigned char value) { __asm__ __volatile__("outb %0, %%dx \n\t" "mfence \n\t" : : "a"(value), "d"(port) : "memory"); } // 输出32个bit到输出端口 void io_out32(unsigned short port, unsigned int value) { __asm__ __volatile__("outl %0, %%dx \n\t" "mfence \n\t" : : "a"(value), "d"(port) : "memory"); } /** * @brief 从端口读入n个word到buffer * */ #define io_insw(port, buffer, nr) \ __asm__ __volatile__("cld;rep;insw;mfence;" ::"d"(port), "D"(buffer), "c"(nr) \ : "memory") /** * @brief 从输出buffer中的n个word到端口 * */ #define io_outsw(port, buffer, nr) \ __asm__ __volatile__("cld;rep;outsw;mfence;" ::"d"(port), "S"(buffer), "c"(nr) \ : "memory") /** * @brief 验证地址空间是否为用户地址空间 * * @param addr_start 地址起始值 * @param length 地址长度 * @return true * @return false */ bool verify_area(uint64_t addr_start, uint64_t length) { if ((addr_start + length) <= 0x00007fffffffffffUL) // 用户程序可用的的地址空间应<= 0x00007fffffffffffUL return true; else return false; } /** * @brief 从用户空间搬运数据到内核空间 * * @param dst 目的地址 * @param src 源地址 * @param size 搬运的大小 * @return uint64_t */ static inline uint64_t copy_from_user(void *dst, void *src, uint64_t size) { uint64_t tmp0, tmp1; if (!verify_area((uint64_t)src, size)) return 0; /** * @brief 先每次搬运8 bytes，剩余就直接一个个byte搬运 * */ asm volatile("rep \n\t" "movsq \n\t" "movq %3, %0 \n\t" "rep \n\t" "movsb \n\t" : "=&c"(size), "=&D"(tmp0), "=&S"(tmp1) : "r"(size & 7), "0"(size >> 3), "1"(dst), "2"(src) : "memory"); return size; } /** * @brief 从内核空间搬运数据到用户空间 * * @param dst 目的地址 * @param src 源地址 * @param size 搬运的大小 * @return uint64_t */ static inline uint64_t copy_to_user(void *dst, void *src, uint64_t size) { if (verify_area((uint64_t)src, size)) return 0; /** * @brief 先每次搬运8 bytes，剩余就直接一个个byte搬运 * */ // todo:编译有bug // asm volatile("rep \n\t" // "movsq \n\t" // "movq %3, %0 \n\t" // "rep \n\t" // "movsb \n\t" // : "=&c"(size), "=&D"(tmp0), "=&S"(tmp1) // : "r"(size & 7), "0"(size >> 3), "1"(dst), "2"(src) // : "memory"); memcpy(dst, src, size); return size; } /** * @brief 这个函数让蜂鸣器发声，目前仅用于真机调试。未来将移除，请勿依赖此函数。 * * @param times 发声循环多少遍 */ void __experimental_beep(uint64_t times); /** * @brief 往指定地址写入8字节 * 防止由于编译器优化导致不支持的内存访问类型（尤其是在mmio的时候） * * @param vaddr 虚拟地址 * @param value 要写入的值 */ static __always_inline void __write8b(uint64_t vaddr, uint64_t value) { asm volatile("movq %%rdx, 0(%%rax)" ::"a"(vaddr), "d"(value) : "memory"); } /** * @brief 往指定地址写入4字节 * 防止由于编译器优化导致不支持的内存访问类型（尤其是在mmio的时候） * * @param vaddr 虚拟地址 * @param value 要写入的值 */ static __always_inline void __write4b(uint64_t vaddr, uint32_t value) { asm volatile("movl %%edx, 0(%%rax)" ::"a"(vaddr), "d"(value) : "memory"); } /** * @brief 从指定地址读取8字节 * 防止由于编译器优化导致不支持的内存访问类型（尤其是在mmio的时候） * * @param vaddr 虚拟地址 * @return uint64_t 读取到的值 */ static __always_inline uint64_t __read8b(uint64_t vaddr) { uint64_t retval; asm volatile("movq 0(%%rax), %0" : "=r"(retval) : "a"(vaddr) : "memory"); return retval; } /** * @brief 从指定地址读取4字节 * 防止由于编译器优化导致不支持的内存访问类型（尤其是在mmio的时候） * * @param vaddr 虚拟地址 * @return uint64_t 读取到的值 */ static __always_inline uint32_t __read4b(uint64_t vaddr) { uint32_t retval; asm volatile("movl 0(%%rax), %0" : "=d"(retval) : "a"(vaddr) : "memory"); return retval; } /** * @brief 将数据从src搬运到dst，并能正确处理地址重叠的问题 * * @param dst 目标地址指针 * @param src 源地址指针 * @param size 大小 * @return void* 指向目标地址的指针 */ void *memmove(void *dst, const void *src, uint64_t size);