5.17: Что такое MMIO и где оно живёт в SoC
==========================================

Обзор
-----

MMIO (Memory-Mapped I/O) — это механизм, при котором регистры периферийных устройств
(например, GPIO, UART, SPI) отображаются в адресное пространство памяти процессора.

Важно понимать, что MMIO — это не "виртуальная" память, а **реально существующие физические регистры**, размещённые внутри кристалла SoC (System-on-Chip).

MMIO ≠ RAM ≠ ROM. Это **логические блоки**, чувствительные к доступу по конкретным адресам.

MMIO в Raspberry Pi 3
---------------------

На Raspberry Pi 3 используется SoC Broadcom BCM2835/2836/2837.

Пример: GPIO-контроллер BCM2835 доступен по адресу:

.. code-block:: text

   Физический адрес: 0x3F200000 (RPi 3)
   Размер: 0xB4 байт (примерно 180 байт)

Контроллер GPIO реализует:

- конфигурацию направления (вход/выход),
- чтение/установку значения,
- альтернативные функции.

Регистры, такие как `GPSET0`, `GPCLR0`, `GPLEV0`, имеют фиксированные смещения от этого адреса.

Взаимодействие с MMIO
---------------------

В ядре Linux драйвер делает следующее:

1. **`ioremap()`** — отображает физический адрес MMIO в виртуальное пространство ядра:

   .. code-block:: c

      gpio_base = ioremap(0x3F200000, 0xB4);

2. **`writel()`** и **`readl()`** используются для записи и чтения значений:

   .. code-block:: c

      writel(1 << 26, gpio_base + GPSET0);  // установить пин 26
      writel(1 << 26, gpio_base + GPCLR0);  // сбросить пин 26

3. Эти обращения фактически активируют **логические блоки внутри SoC**.

Архитектура взаимодействия
--------------------------

.. code-block:: text

   [CPU ARM Cortex-A53] 
           |
   [System Bus / AMBA] 
           |
   [GPIO Controller @ 0x3F200000]
           |
   [GPIO Pin 26 on Header]

Когда `writel(1 << 26, ...)` записывает по адресу `0x3F20001C`, контроллер GPIO в SoC реагирует, устанавливая напряжение на выводе GPIO26 (3.3V или GND).

📌 Ни один байт в RAM или ROM при этом не затрагивается.

MMIO vs RAM vs ROM
------------------

+--------------+--------------------------------------------+
| Область      | Что хранит                                 |
+==============+============================================+
| MMIO         | Регистры устройств (управление периферией) |
+--------------+--------------------------------------------+
| RAM (ОЗУ)    | Временные данные, память процессов         |
+--------------+--------------------------------------------+
| ROM (ПЗУ)    | Загрузчик, прошивка                        |
+--------------+--------------------------------------------+

Вывод
-----

- MMIO регистры реально существуют в кремнии SoC.
- Они **не являются частью RAM**.
- **Любой доступ к MMIO = доступ к физическим компонентам** устройства.
- На примере `rgb_led_mmio.ko` мы видим, как MMIO позволяет управлять светодиодами напрямую, минуя GPIO API.

Следующий шаг — использование MMIO и Device Tree вместе для гибридного управления.