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如下两行代码：
value=readl(base+offset);writel(value,base+offset);
表面上看，这是在访问 base + offset 这个地址。
但是有一个重要的问题需要搞明白：这个 base 到底是物理地址还是虚拟地址？
事实上，在 Linux 驱动中，这个 base 是内核虚拟地址，不是外设物理地址。
1. 区分物理和虚拟地址
1.1 物理地址
物理地址可以理解为硬件的真实地址。
比如 RK3568 的一个 GPIO 控制器，在芯片手册或设备树里可能有这样的地址，我从设备树里面截了一张图，如下：
第 1861 行，可以理解为 gpio0 控制器的寄存器物理基地址为 0xfdd60000，寄存器区域大小为 0x100。
这个 0xfdd60000 就是外设寄存器在 SoC 地址空间里的物理地址，它不是 DDR 里的普通内存，而是 GPIO 控制器的寄存器区域。
也就是说，当 CPU 访问这个地址时，总线会识别到这个地址属于 GPIO 控制器，然后访问请求就被送到了 GPIO 控制器。
所以，物理地址是硬件层面真实存在的地址。
1.2 虚拟地址
Linux 开启 MMU 之后，CPU 执行代码时通常使用的不是物理地址，而是虚拟地址。
虚拟地址就是 CPU 在当前执行环境中看到的地址。
比如内核代码里访问一个变量：
inta;a=10;
这里变量 a 的地址，通常就是一个虚拟地址。
CPU 发出访问请求时，大致过程是：
所以在 Linux 里，地址访问通常是 CPU 想要访问某个虚拟地址，MMU 就会把这个虚拟地址翻译成物理地址，最后硬件根据物理地址完成访问。
1.3 为什么要使用虚拟地址？
使用虚拟地址最核心的原因是方便隔离、保护和管理。
如果所有程序都直接使用物理地址，会非常危险。比如用户程序如果能直接访问物理地址，就可能修改内核代码、破坏其他进程内存、直接操作外设寄存器、绕过权限控制。
所以 Linux 会给每个进程一个自己的虚拟地址空间。
用户程序看到的地址，并不等于真实物理地址。
例如两个进程都可能看到 0x400000，但经过 MMU 转换后，它们对应的物理内存可能完全不同。
这样每个进程就像拥有独立的内存空间，互不干扰。
2. MMU
MMU 是内存管理单元，它的核心作用是把虚拟地址转换成物理地址，并检查访问权限。
可以把它理解成一个地址转换器：
但是 MMU 的功能不仅是进行地址转换，它还会检查权限，比如这个地址用户态能不能访问？这个页面可不可以写？这个区域是否允许缓存？这个区域是普通内存还是设备内存？等等。
这一点非常关键了，因为普通 DDR 内存和外设寄存器虽然都能通过地址访问，但它们的属性不同，通过 MMU 就可以把他们区分开。
3. 映射属性
普通内存，比如 DDR，通常可以使用 Cache，因为普通内存只是保存数据，CPU 可以通过 Cache 提高访问效率。
但是外设寄存器不能随便使用 Cache，比如你读一个状态寄存器：
status=readl(uart_base+STATUS_REG);
如果这个寄存器区域被错误地当成普通可缓存内存，CPU 可能会从 Cache 里拿旧数据，而不是真正去硬件寄存器读取最新状态，这样驱动就会出错。
例如：硬件状态寄存器已经被硬件置位变成 1，但 CPU 从 Cache 里读到旧的 0，驱动误以为硬件还没准备好。
所以外设寄存器映射时，通常要设置成类似 Strongly-ordered / non-cacheable，不同 ARM 版本和 Linux 实现里名字可能不完全一样，但核心思想是：外设寄存器区域必须按照设备内存的规则访问，不能当普通 DDR 内存处理。
4. 驱动程序相关
在 Linux 驱动程序中，通常不能直接访问设备树里面的物理地址，CPU 通常使用虚拟地址，readl/writel 需要的是已经映射好的 I/O 虚拟地址。如果直接把物理地址当指针用，轻则访问错误地址，重则触发异常，导致内核崩溃。
正确做法是：先获得外设物理地址资源，再通过 ioremap 建立映射，得到内核虚拟地址，最后用 readl/writel 访问。
4.1 ioremap的作用
ioremap 的作用可以把一段外设物理地址，映射到内核虚拟地址空间中。
例如：
void__iomem*base;base=ioremap(0xfdd60000,0x100);
意思是把物理地址 0xfdd60000 开始的 0x100 字节，映射到内核虚拟地址空间，然后返回一个内核可以访问的虚拟地址 base。
后面，再进行：
readl(base+0x00);writel(value,base+0x04);
这样才是正确的流程。
4.2 更常见的写法
在平台驱动里，通常不用直接写：
ioremap(phys_addr,size);
而是用：
base=devm_platform_ioremap_resource(pdev,0);
它会做下面几件事：
- 从
platform_device 中获取第 0 个 memory resource。
所以设备树中：
reg = <0x0 0xfdd60000 0x0 0x100>;
在系统启动时经过内核解析后，会变成 platform_device 里的 memory resource。
驱动程序的 probe 里，使用：
base=devm_platform_ioremap_resource(pdev,0);
就能拿到对应的寄存器映射地址。
然后：
val = readl(base + offset);writel(val, base + offset);
就能真正访问硬件寄存器。
因此，本文总结下来就一点：在 Linux 驱动中，设备树 reg 描述的是外设物理地址，驱动不能直接把这个物理地址当指针访问，而是要通过 ioremap 或 devm_platform_ioremap_resource 映射成内核虚拟地址，再使用 readl 或 writel 进行访问。
原文链接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/2032121521251017570；版权归原作者所有，如有侵权，请联系作者删除
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