访问I/O内存和I/O端口设备

前面为了写pwm驱动，仔细研究了下I/O内存和I/O端口设备的区别，以及访问方式。不过，其实也没必要纠结这个了，因为现在绝大部分设备都使用I/O内存映射的。

I/O独立编址和I/O统一编址

首先有两个概念：I/O独立编址和I/O统一编址；记住这两种编址方式都是由CPU架构决定的。

I/O独立编址：应该只有X86处理器才是I/O独立编址，其他的处理器基本都是统一编址了。所谓的I/O独立编址就是处理器上的所有物理地址（如果开启了MMU则为所有虚拟地址）都分配给总线和内存（可以理解为内存条上）。而 不 分配地址给外设，外设有自己的一套编址方式。所以有内存空间和I/O空间的叫法；

I/O统一编址：就是在分配地址时会留一部分地址给外设用。

内存空间和I/O空间

每种外设都是通过读写寄存器进行控制的，大部分外设都有几个寄存器，不管是在内存地址空间还是在I/O地址空间，这些寄存器的访问地址都是连续的。在硬件层，内存区域和I/O区域没有概念上的区别：他们都是通过向地址总线和控制总线发送电平信号进行访问，再通过数据总线读写数据；




上面简单的图说明了内存区域（memory）和I/O区域（I/O），他们都是通过地址总线（address）、控制总线(controller)、数据总线(data)发送信号来控制外设的。还有些处理器为I/O空间读写提供了独立的总线（上图是I/O空间没有独立的总线，和内存区域共用总线）；

I/O端口映射和内存映射

I/O端口映射：这是在I/O独立编址处理器上映射的，把I/O端口映射到I/O空间，然后通过特殊指令去访问该空间的数据。系统会专门定义一些特殊指令来访问I/O空间：in、out；而系统也为这些指令封装成一些简单的函数：inb()、inw()、outb()、outw()。。。等；

内存映射：这是在统一编址的处理器上操作的。把外设寄存器和内存映射到系统的内存中，外设内存映射到系统内存中有点不一样，可以看看PCI设备，后期会分析下。

对外设的访问操作

端口映射访问：

头文件：#include <linux/ioport.h>

struct resource *request_region(unsigned long first, unsigned long n, const char* name);

向内核注册需要使用的接口，first 使用端口的起始地址；n 注册n个端口；name 设备名称；可以从/proc/ioports中查看到端口分配的情况；

不再使用该I/O端口：void release_region(unsigned long start, unsigned long n);

#######################################################################################################

对端口的访问不能向内存那样使用一样的访问方式，硬件把8位、16位、32位端口区分开来；

头文件: #include<asm/io.h>

unsigned inb(unsigned port); ===== void outb(unsigned char byte, unsigned port);

unsigned inw(unsigned port); ===== void outw(unsinged short word, unsigned port);

内存映射访问：

头文件：#include<linux/ioport.h>

struct resource* request_mem_region(unsigned long start, unsigned long len, char *name);表示从start开始分配len个字节长的内存区域。I/O内存分配情况可以从/proc/iomem中得到；

void release_mem_region(unsigned long start, unsigned long len);释放接口；

######################################################################################################

注册完后，接下来就是映射到内存中和访问该段内存了。其实有的系统支持直接访问注册时得到的内存地址，但是这样不安全，也不利用代码移植，所以有些系统干脆就直接报错来阻止这种访问方式；

映射到内存中，通过下面函数：

void *ioremap(unsigned long phys_addr, unsigned long size);这个函数就是把虚拟地址和物理地址映射起来，一般会动用页表。这个后面linux内核内存会分析下。这里不一样的就是ioremap映射的物理地址不是系统的，而是外设的。释放映射：void iounmap(void *addr);

访问函数：

unsigned int ioread8(void *addr);

unsigned int ioread16(void *addr);



转载地址：/article/1530561.html

如果有理解不正确的地方，欢迎指正！！