Linux内核驱动--硬件访问I/O【原创】

时间：2022-07-25 20:14:13

寄存器与内存

寄存器与内存的区别在哪里呢？

寄存器和RAM的主要不同在于寄存器操作有副作用（side effect或边际效果）：

读取某个地址时可能导致该地址内容发生变化，比如很多设备的中断状态寄存器只要一读取，便自动清零。

内存与IO

在X86处理器中存在IO空间的概念，IO空间是相对内存空间而言的，他们是彼此独立的地址空间，在32位的x86系统中，IO空间大小只有64K，内存却有4G

X86          支持内存空间、IO空间

ARM                 只支持内存空间

MIPS        只支持内存空间

PowerPC  只支持内存空间

IO端口：

当一个寄存器或内存位于IO空间时，称其为IO端口。

IO内存：

当一个寄存器或内存位于内存空间时，称其为IO内存。

操作I/O端口

对I/O端口的操作需按如下步骤完成：

1、  申请

2、  访问

3、  释放

申请I/O端口

内核提供了一套函数来允许驱动申请他需要的I/O端口，其中核心的函数是：

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

这个函数告诉内核，你要使用从first开始的n个端口，name参数是设备的名字。如果申请成功，返回非NULL，如果申请失败，返回NULL.

系统中端口的分配情况记录在/proc/ioports中. cat  /proc/ioports，如果不能分配需要的端口，可以来这里看看谁在使用。

访问I/O端口

I/O端口可分为8位，16，32位端口，Linux内核头文件（体系依赖的头文件<asm/io.h>）定义了下列内联函数来访问I/O端口：

unsigned inb(unsigned port)           读字节端口（8位宽）

void outb(unsigned char byte, unsigned port)     写字节端口（8位宽）

unsigned inw(unsigned port)

void outw(unsigned short word, unsigned port)   存取16位端口

unsigned inl(unsigned port)

void outl(unsigned long word, unsigned port)       存取32位端口

释放I/O端口

当用完一组I/O端口（通常在驱动卸载的时候），用如下函数把它们返还给系统：

void release_region(unsigned long start, unsigned long n)

操作I/O内存

步骤：

1、  申请

2、  映射

3、  访问

4、  释放

申请I/O内存

核心函数为：

Struct resource *request_mem_region(unsigned long start, unsigned long len, char *name)

这个函数申请一个从start开始， 长度为len 字节的内存区。如果成功，返回非NULL,

否则返回NULL， 所有已经在使用的I/O内存在 /proc/iomem中列出

映射I/O内存

在访问IO内存之前，必须进行物理地址到虚拟地址的映射，

void *ioremap(unsigned long phys_addr, unsigned long size)

访问IO内存

从IO内存读：

unsigned ioread8(void *addr)

unsigned ioread16(void *addr)

unsigned ioread32(void *addr)

写IO内存

void iowrite8(u8 value, void *addr)

void iowrite16(u16 value, void *addr)

void iowrite32(u32 value, void *addr)

老版本的I/O内存访问函数：

从I/O内存读，

unsigned readb(address)

unsigned readw(address)

unsigned readl(address)

写IO内存

unsigned writeb(unsigned value, address)

unsigned writew(unsigned value, address)

unsigned writel(unsigned value, address)

释放IO内存

IO内存不再需要使用时应当释放，步骤：

1、  void iounmap(void *addr)

2、  void release_mem_region(unsigned long start, unsigned long len)

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