首先我们看下mem这个设备文件，/dev/mem是linux下的一个字符设备，源文件是~/drivers/char/mem.c，这个设备文件是专门用来读写物理地址用的。里面的内容是所有物理内存的地址以及内容信息。通常只有root用户对其有读写权限。
1.设备驱动的方法
下面是mem.c文件里定义的file_operations结构，提供了llseek，read，write，mmap以及open等方法。
static struct file_operations mem_fops =
{
.llseek = memory_lseek,
.read = read_mem,
.write = write_mem,
.mmap = mmap_mem,
.open = open_mem,
};
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
int main(void)
{
int fd;
char *rdbuf;
char *wrbuf = "butterfly";
int i;
fd = open("/dev/mem",O_RDWR);
if(fd < 0)
{
printf("open /dev/mem failed.");
}
read(fd,rdbuf,10);
for(i = 0;i < 10;i++)
{
printf("old mem[%d]:%c\n",i,*(rdbuf + i));
}
lseek(fd,5,0);
write(fd,wrbuf,10);
lseek(fd,0,0);//move f_ops to the front
read(fd,rdbuf,10);
for(i = 0;i < 10;i++)
{
printf("new mem[%d]:%c\n",i,*(rdbuf + i));
}
return 0;
}
[root@VOIP-IPCAM app]# ./memtest
old mem[0]:b
old mem[1]:u
old mem[2]:t
old mem[3]:t
old mem[4]:e
old mem[5]:r
old mem[6]:f
old mem[7]:l
old mem[8]:y
old mem[9]:!
new mem[0]:b
new mem[1]:u
new mem[2]:t
new mem[3]:t
new mem[4]:e
new mem[5]:b
new mem[6]:u
new mem[7]:t
new mem[8]:t
new mem[9]:e
细心的你可能会发现，既然你前面说了这个文件里存放的就是内存的地址及内容信息，那我可不可以直接查看到呢，答案是：可以的。linux内核的开发者为我们提供了一个命令hexedit，通过它就可以将/dev/mem的内容显示出来（如果你使用cat /dev/mem将会看到乱码），执行hexedit /dev/mem的结果如下：
00000000 62 75 74 74 65 62 75 74 74 65 72 66 6C 79 21 20 butterfly!
00000010 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20
00000020 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20
00000030 6F EF 00 F0 6F EF 00 F0 57 EF 00 F0 6F EF 00 F0 o...o...W...o...
00000040 02 11 00 C0 4D F8 00 F0 41 F8 00 F0 34 85 00 F0 ....M...A...4...
00000050 39 E7 00 F0 59 F8 00 F0 2E E8 00 F0 D2 EF 00 F0 9...Y...........
00000060 A4 E7 00 F0 F2 E6 00 F0 6E FE 00 F0 53 FF 00 F0 ........n...S...
00000070 53 FF 00 F0 A4 F0 00 F0 C7 EF 00 F0 1C 42 00 C0 S............B..
既然内存的地址以及内容信息全部被保存在mem这个设备文件里，那么我们可以想到通过另外一种方式来实现对物理地址的读写了。那就是将mem设备文件和mmap系统调用结合起来使用，将文件里的物理内存地址映射到进程的地址空间，从而实现对内存物理地址的读写。下面谈一下mmap系统调用。
mmap的函数原型为：void *mmap(void *start,size_t length,int prot,int flags,int fd,off_t offset)，该函数定义在/usr/include/sys/mman.h中，使用时要包含：#include<sys/mman.h>，mmap()用来将某个文件中的内容映射到进程的地址空间，对该空间的存取即是对该文件内容的读写。参数说明如下：
start:指向欲映射到的地址空间的起始地址，通常设为null或者0.表示让系统融自动选定地址，映射成功后该地址会返回。
length:表示映射的文件内容的大小，以字节为单位。
prot:表示映射区域的保护方式，有如下四种组合：
--PROT_EXEC 映射区域可执行 ,
--PROT_READ 映射区域可读 ,
--PROT_WRITE 映射区域可写,
--PROT_NONE 映射区域不能被访问
flags:映射区域的一些特性，主要有：
--MAP_FIXED 如果映射不成功则出错返回,
--MAP_SHARED 对映射区域的写入数据会写回到原来的文件
--MAP_PRIVATE 对映射区域的写入数据不会写回原来的文件
--MAP_ANONYMOUS
--MAP_DENYWRITE 只允许对映射区域的写入操作，其他对文件直接写入的操作将被拒绝
--MAP_LOCKED 锁定映射区域
在调用mmap()时，必须要指定MAP_SHARED或MAP_PRIVATE。
fd:open()返回的文件描述符。
offset:为被映射文件的偏移量，表示从文件的哪个地方开始映射，一般设置为0，表示从文件的最开始位置开始映射。offset必须是分页大小（4096字节）的整数倍。
应用程序如下：
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>//mmap head file
int main (void)
{
int i;
int fd;
char *start;
char *buf = "butterfly!";
//open /dev/mem with read and write mode
fd = open ("/dev/mem", O_RDWR);
if (fd < 0)
{
printf("cannot open /dev/mem.");
return -1;
}
//map physical memory 0-10 bytes
start = (char *)mmap(0, 10, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
if(start < 0)
{
printf("mmap failed.");
return -1;
}
//Read old value
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("old mem[%d]:%c\n", i, *(start + i));
}
//write memory
memcpy(start, buf, 10);
//Read new value
for (i = 0;i < 10;i++)
{
printf("new mem[%d]:%c\n", i,*(start + i));
}
munmap(start, 10); //destroy map memory
close(fd); //close file
return 0;
}
[root@VOIP-IPCAM app]# ./rwphy
old mem[0]:b
old mem[1]:u
old mem[2]:t
old mem[3]:t
old mem[4]:e
old mem[5]:b
old mem[6]:u
old mem[7]:t
old mem[8]:t
old mem[9]:e
new mem[0]:b
new mem[1]:u
new mem[2]:t
new mem[3]:t
new mem[4]:e
new mem[5]:r
new mem[6]:f
new mem[7]:l
new mem[8]:y
new mem[9]:!