18. 5.17: Что такое MMIO и где оно живёт в SoC

18.1. 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.

18.2. MMIO в Raspberry Pi 3

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

Пример: GPIO-контроллер BCM2835 доступен по адресу:

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.

18.3. Взаимодействие с MMIO

В ядре Linux драйвер делает следующее:

`ioremap()` — отображает физический адрес MMIO в виртуальное пространство ядра:
```
gpio_base = ioremap(0x3F200000, 0xB4);
```

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

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

Эти обращения фактически активируют логические блоки внутри SoC.

18.4. Архитектура взаимодействия

[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.

18.5. MMIO vs RAM vs ROM

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

18.6. 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.