IO 端口和 IO內(nèi)存.doc

I/O 端口和 I/O 內(nèi)存 1、I/O端口和I/O內(nèi)存每個(gè)外設(shè)都是通過(guò)讀寫(xiě)其寄存器來(lái)控制的。通常一個(gè)設(shè)備有幾個(gè)寄存器，它們位于內(nèi)存地址空間或者I/O地址空間，并且地址是連續(xù)的。在硬件層上，內(nèi)存區(qū)和I/O區(qū)域沒(méi)有概念上的區(qū)別:它們都是通過(guò)在地址總線和控制總線上發(fā)出電信號(hào)來(lái)存取(即，讀寫(xiě)信號(hào))，并且通過(guò)數(shù)據(jù)總線來(lái)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。在一些CPU制造商在其芯片上實(shí)現(xiàn)了一個(gè)單地址空間（統(tǒng)一編址）的同時(shí)，其它的CPU制造商認(rèn)為外設(shè)不同于內(nèi)存，應(yīng)該有一個(gè)獨(dú)立的地址空間給外設(shè)（單獨(dú)編址），其生產(chǎn)處理器(特別是x86家族)的I/O端口有自己的讀寫(xiě)信號(hào)線和特殊的CPU指令來(lái)存取端口。因?yàn)橥庠O(shè)要與外設(shè)總線相匹配，并且大部分流行的I/O總線都是以個(gè)人計(jì)算機(jī)(主要是x86家族)作為模型，所以即便那些沒(méi)有單獨(dú)地址空間給I/O端口的處理器，也必須在訪問(wèn)外設(shè)時(shí)模擬成讀寫(xiě)端口。這通常通過(guò)外部芯片組（PC中的南北橋）或者在CPU核中附加額外電路來(lái)實(shí)現(xiàn)（基于嵌入式應(yīng)用的處理器）。關(guān)于編址方式、I/O端口和I/O內(nèi)存更詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)/u3/96613/showart_1926286.html由于同樣的理由，Linux在所有計(jì)算機(jī)平臺(tái)上都實(shí)現(xiàn)了I/O端口，甚至在那些單地址空間的CPU平臺(tái)上（模擬I/O端口）。但并不是所有的設(shè)備都會(huì)將其寄存器映射到I/O端口。雖然ISA設(shè)備普遍使用I/O端口，但大部分PCI設(shè)備將寄存器映射到某個(gè)內(nèi)存地址區(qū)。這種I/O內(nèi)存方法通常是首選的，因?yàn)樗鼰o(wú)需使用特殊的處理器指令，CPU存取內(nèi)存也更有效率，并且編譯器在存取內(nèi)存時(shí)在寄存器分配和尋址模式的選擇上有更多自由。1.1、I/O寄存器和常規(guī)內(nèi)存I/O寄存器和RAM的主要不同是I/O操作有邊際效應(yīng)（side effect），而內(nèi)存操作沒(méi)有:訪問(wèn)內(nèi)存只是在內(nèi)存某一位置存儲(chǔ)數(shù)值。因?yàn)閮?nèi)存存取速度嚴(yán)重影響CPU的性能，編譯器可能會(huì)對(duì)源碼進(jìn)行優(yōu)化，主要是：使用高速緩存和重排讀/寫(xiě)指令的順序。對(duì)于傳統(tǒng)內(nèi)存(至少在單處理器系統(tǒng))這些優(yōu)化是透明有益的，但是對(duì)于I/O寄存器，這可能是致命錯(cuò)誤，因?yàn)樗鼈兏蓴_了那些邊際效應(yīng)（驅(qū)動(dòng)程序存取I/O寄存器就是為了獲取邊際效應(yīng)）。因此，驅(qū)動(dòng)程序必須確保在存取寄存器時(shí)，不能使用高速緩存并且不能重新編排讀寫(xiě)指令的順序。side effect 是指：訪問(wèn)I/O寄存器時(shí)，不僅僅會(huì)像訪問(wèn)普通內(nèi)存一樣影響存儲(chǔ)單元的值，更重要的是它可能改變CPU的I/O端口電平、輸出時(shí)序或CPU對(duì)I/O端口電平的反應(yīng)等等，從而實(shí)現(xiàn)CPU的控制功能。CPU在電路中的意義就是實(shí)現(xiàn)其side effect 。舉個(gè)例子，有些設(shè)備的中斷狀態(tài)寄存器只要一讀取，便自動(dòng)清零。硬件緩沖的問(wèn)題是最易解決的：只要將底層硬件配置(或者自動(dòng)地或者通過(guò)Linux初始化代碼)為當(dāng)存取I/O區(qū)時(shí)，禁止任何硬件緩沖(不管是I/O內(nèi)存還是I/O端口)。編譯器優(yōu)化和硬件重編排讀寫(xiě)指令順序的解決方法是：在硬件或處理器必須以一個(gè)特定順序執(zhí)行的操作之間安放一個(gè)內(nèi)存屏障（memory barrier）。Linux提供以下幾個(gè)宏來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能：#include/* barrier（軟件內(nèi)存屏障）告知編譯器插入一個(gè)內(nèi)存屏障但是對(duì)硬件沒(méi)有影響。編譯后的代碼將當(dāng)前CPU寄存器所有修改過(guò)的值保存到內(nèi)存，并且在需要時(shí)重新讀取它們。barrier可阻止在屏障前后的編譯器優(yōu)化，但硬件能完成自己的重新排序 */voidbarrier(void)#include/* rmb(read memory barrier)保證任何出現(xiàn)于屏障前的讀在執(zhí)行任何后續(xù)讀之前完成 */voidrmb(void);/* read_barrier_depends是一種特殊的、弱些的讀屏障形式。rmb 阻止屏障前后的所有讀指令的重新排序，read_barrier_depends 只阻止依賴(lài)于其他讀指令返回的數(shù)據(jù)的讀指令的重新排序。區(qū)別微小, 并且不是所有體系都支持。除非你確切地理解它們的差別, 并確信完整的讀屏障會(huì)增加系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)，否則應(yīng)當(dāng)始終使用 rmb。*/voidread_barrier_depends(void);/* wmb(write memory barrier)保證任何出現(xiàn)于屏障前的寫(xiě)在執(zhí)行任何后續(xù)的寫(xiě)之前完成 */voidwmb(void);/* rmb(memory barrier)保證任何出現(xiàn)于屏障前的讀寫(xiě)操作在執(zhí)行任何后續(xù)的讀寫(xiě)操作之前完成 */voidmb(void);/* 以上這些宏都是是barrier的超集，它們插入硬件內(nèi)存屏障在編譯的指令流中,并且它們的實(shí)際實(shí)現(xiàn)是平臺(tái)相關(guān)的 */* 以下這些屏障宏僅當(dāng)SMP系統(tǒng)時(shí)插入硬件屏障；否則它們只是簡(jiǎn)單被替換成barrier宏 */voidsmp_rmb(void);voidsmp_read_barrier_depends(void);voidsmp_wmb(void);voidsmp_mb(void);典型例子：writel(dev-registers.addr,io_destination_address);writel(dev-registers.size,io_size);writel(dev-registers.operation,DEV_READ);wmb();/* 在開(kāi)始執(zhí)行操作(最后一個(gè)寫(xiě)操作)之前，先將各相關(guān)控制寄存器設(shè)置好(前三個(gè)寫(xiě)操作)。其實(shí)wmb就是一條分界線，它保證其之前的三個(gè)寫(xiě)操作執(zhí)行完了之后，才執(zhí)行其后的寫(xiě)操作，但是前面三個(gè)寫(xiě)操作順序則無(wú)法保證 */writel(dev-registers.control,DEV_GO);內(nèi)存屏障影響系統(tǒng)性能，所以只能在確實(shí)需要它們的地方使用。不同類(lèi)型的屏障也有不同的性能特性，因此，應(yīng)當(dāng)盡可能使用最合適的屏障類(lèi)型。值得注意的是大部分處理同步的內(nèi)核原語(yǔ)，例如自旋鎖和atomic_t操作，也具有內(nèi)存屏障的功能。還有就是有些外設(shè)總線(如PCI總線)有它們自己的緩沖問(wèn)題;我們?cè)诤竺嬲鹿?jié)遇到時(shí)討論這些問(wèn)題。某些體系允許將賦值和內(nèi)存屏障組合在一起，以提高效率。它們?nèi)缦露x:#defineset_mb(var,value)dovar=value;mb();while0#defineset_wmb(var,，value)dovar=value;wmb();while0#defineset_rmb(var,，value)dovar=value;rmb();while0在合適的地方，為了更快的完成任務(wù)，使用體系特定的(architecture-specific)指令來(lái)定義這些宏。注意，很少體系支持set_rmb。使用do.while結(jié)構(gòu)來(lái)定義宏是標(biāo)準(zhǔn)C的慣用方法(在內(nèi)核源碼中非常常見(jiàn))，它使被擴(kuò)展的宏可在所有上下文環(huán)境中作為一個(gè)正常的C語(yǔ)句被執(zhí)行。2、使用I/O端口I/O端口是驅(qū)動(dòng)用來(lái)和很多設(shè)備通訊的方法。2.1、分配I/O端口在驅(qū)動(dòng)還沒(méi)獨(dú)占設(shè)備之前，不應(yīng)對(duì)端口進(jìn)行操作。內(nèi)核提供了一個(gè)注冊(cè)接口，以允許驅(qū)動(dòng)聲明其需要的端口：#include/* request_region告訴內(nèi)核：要使用first開(kāi)始的n個(gè)端口。參數(shù)name為設(shè)備名。如果分配成功返回值是非NULL；否則無(wú)法使用需要的端口(/proc/ioports包含了系統(tǒng)當(dāng)前所有端口的分配信息，若request_region分配失敗時(shí)，可以查看該文件，看誰(shuí)先用了你要的端口) */structresource*request_region(unsignedlongfirst,unsignedlongn,constchar*name);/* 用完I/O端口后(可能在模塊卸載時(shí))，應(yīng)當(dāng)調(diào)用release_region將I/O端口返還給系統(tǒng)。參數(shù)start和n應(yīng)與之前傳遞給request_region一致 */voidrelease_region(unsignedlongstart,unsignedlongn);/* check_region用于檢查一個(gè)給定的I/O端口集是否可用。如果給定的端口不可用，check_region返回一個(gè)錯(cuò)誤碼。不推薦使用該函數(shù)，因?yàn)榧幢闼祷?（端口可用），它也不能保證后面的端口分配操作會(huì)成功，因?yàn)闄z查和后面的端口分配并不是一個(gè)原子操作。而request_region通過(guò)加鎖來(lái)保證操作的原子性，因此是安全的 */intcheck_region(unsignedlongfirst,unsignedlongn);2.2、操作I/O端口 在驅(qū)動(dòng)成功請(qǐng)求到I/O端口后，就可以讀寫(xiě)這些端口了。大部分硬件會(huì)將8位、16位和32位端口區(qū)分開(kāi)，無(wú)法像訪問(wèn)內(nèi)存那樣混淆使用。驅(qū)動(dòng)程序必須調(diào)用不同的函數(shù)來(lái)訪問(wèn)不同大小的端口。如同前面所講的，僅支持單地址空間的計(jì)算機(jī)體系通過(guò)將I/O端口地址重新映射到內(nèi)存地址來(lái)偽裝端口I/O。為了提高移植性，內(nèi)核對(duì)驅(qū)動(dòng)隱藏了這些細(xì)節(jié)。Linux內(nèi)核頭文件(體系依賴(lài)的頭文件)定義了下列內(nèi)聯(lián)函數(shù)來(lái)存取I/O端口:/* inb/outb:讀/寫(xiě)字節(jié)端口(8位寬)。有些體系將port參數(shù)定義為unsigned long；而有些平臺(tái)則將它定義為unsigned short。inb的返回類(lèi)型也是依賴(lài)體系的 */unsignedinb(unsignedport);voidoutb(unsignedcharbyte,unsignedport);/* inw/outw:讀/寫(xiě)字端口(16位寬） */unsignedinw(unsignedport);voidoutw(unsignedshortword,unsignedport);/* inl/outl:讀/寫(xiě)32位端口。longword也是依賴(lài)體系的，有的體系為unsigned long；而有的為unsigned int */unsignedinl(unsignedport);voidoutl(unsignedlongword,unsignedport);從現(xiàn)在開(kāi)始，當(dāng)我們使用unsigned沒(méi)有進(jìn)一步指定類(lèi)型時(shí)，表示是一個(gè)依賴(lài)體系的定義。注意，沒(méi)有64位的I/O端口操作函數(shù)。即便在64位體系中，端口地址空間使用一個(gè)32位(最大)的數(shù)據(jù)通路。2.3、從用戶空間訪問(wèn)I/O端口2.2節(jié)介紹的函數(shù)主要是提供給驅(qū)動(dòng)使用，但它們也可在用戶空間使用，至少在PC機(jī)上可以。GNUC庫(kù)在中定義它們。如果在用戶空間使用這些函數(shù)，必須滿足下列條件：1）、程序必須使用-O選項(xiàng)編譯來(lái)強(qiáng)制擴(kuò)展內(nèi)聯(lián)函數(shù)2）、必須使用ioperm和iopl系統(tǒng)調(diào)用(#include ) 來(lái)獲得進(jìn)行操作I/O端口的權(quán)限。ioperm為獲取單個(gè)端口的操作許可，iopl為獲取整個(gè)I/O空間許可。這2個(gè)函數(shù)都是x86特有的3）、程序必須以root來(lái)調(diào)用ioperm或者iopl，或者其父進(jìn)程（祖先）必須以root獲得的端口操作權(quán)限如果平臺(tái)不支持ioperm和iopl系統(tǒng)調(diào)用，通過(guò)使用/dev/prot設(shè)備文件，用戶空間仍然可以存取I/O端口。但是要注意的是，這個(gè)文件的定義也是依賴(lài)平臺(tái)的。2.4、字串操作除了一次傳遞一個(gè)數(shù)據(jù)的I/O操作，某些處理器實(shí)現(xiàn)了一次傳遞一序列數(shù)據(jù)（單位可以是字節(jié)、字和雙字）的特殊指令。這些所謂的字串指令，它們完成任務(wù)比一個(gè)C語(yǔ)言循環(huán)更快。下列宏定義實(shí)現(xiàn)字串操作，在某些體系上，它們通過(guò)使用單個(gè)機(jī)器指令實(shí)現(xiàn)；但如果目標(biāo)處理器沒(méi)有進(jìn)行字串I/O指令，則通過(guò)執(zhí)行一個(gè)緊湊的循環(huán)實(shí)現(xiàn)。字串函數(shù)的原型是:/* insb:從I/O端口port讀取count個(gè)數(shù)據(jù)(單位字節(jié))到以內(nèi)存地址addr為開(kāi)始的內(nèi)存空間 */voidinsb(unsignedport,void*addr,unsignedlongcount);/* outsb:將內(nèi)存地址addr開(kāi)始的count個(gè)數(shù)據(jù)(單位字節(jié))寫(xiě)到I/O端口port */voidoutsb(unsignedport,void*addr,unsignedlongcount);/* insw:從I/O端口port讀取count個(gè)數(shù)據(jù)(單位字)到以內(nèi)存地址addr為開(kāi)始的內(nèi)存空間 */voidinsw(unsignedport,void*addr,unsignedlongcount);/* outsw:將內(nèi)存地址addr開(kāi)始的count個(gè)數(shù)據(jù)(單位字)寫(xiě)到I/O端口port */voidoutsw(unsignedport,void*addr,unsignedlongcount);/* insl:從I/O端口port讀取count個(gè)數(shù)據(jù)(單位雙字)到以內(nèi)存地址addr為開(kāi)始的內(nèi)存空間 */voidinsl(unsignedport,void*addr,unsignedlongcount);/* outsl:將內(nèi)存地址addr開(kāi)始的count個(gè)數(shù)據(jù)(單位雙字)寫(xiě)到I/O端口port */voidoutsl(unsignedport,void*addr,unsignedlongcount);注意：使用字串函數(shù)時(shí)，它們直接將字節(jié)流從端口中讀取或?qū)懭?。?dāng)端口和主機(jī)系統(tǒng)有不同的字節(jié)序時(shí)，會(huì)導(dǎo)致不可預(yù)期的結(jié)果。 使用 inw 讀取端口應(yīng)在必要時(shí)自行轉(zhuǎn)換字節(jié)序，以匹配主機(jī)字節(jié)序。2.5、暫停式I/O操作函數(shù)由于處理器的速率可能與外設(shè)（尤其是低速設(shè)備）的并不匹配，當(dāng)處理器過(guò)快地傳送數(shù)據(jù)到或自總線時(shí)，這時(shí)可能就會(huì)引起問(wèn)題。解決方法是：如果在I/O指令后面緊跟著另一個(gè)相似的I/O指令，就必須插入一個(gè)小的延時(shí)。為此，Linux提供了暫停式I/O操作函數(shù)，這些函數(shù)的名子只是在非暫停式I/O操作函數(shù)（前面提到的那些I/O操作函數(shù)都是非暫停式的）名后加上_p，如inb_p、outb_p等。大部分體系都支持這些函數(shù)，盡管它們常常被擴(kuò)展為與非暫停I/O同樣的代碼，因?yàn)槿绻w系使用一個(gè)合理的現(xiàn)代外設(shè)總線，沒(méi)有必要額外暫停。以下是ARM體系暫停式I/O宏的定義：#defineoutb_p(val,port)outb(val),(port)#defineoutw_p(val,port)outw(val),(port)#defineoutl_p(val,port)outl(val),(port)#defineinb_p(port)inb(port)#defineinw_p(port)inw(port)#defineinl_p(port)inl(port)#defineoutsb_p(port,from,len)outsb(port,from,len)#defineoutsw_p(port,from,len)outsw(port,from,len)#defineoutsl_p(port,from,len)outsl(port,from,len)#defineinsb_p(port,to,len)insb(port,to,len)#defineinsw_p(port,to,len)insw(port,to,len)#defineinsl_p(port,to,len)insl(port,to,len)因?yàn)锳RM使用內(nèi)部總線，就沒(méi)有必要額外暫停，所以暫停式的I/O函數(shù)被擴(kuò)展為與非暫停式I/O 同樣的代碼。2.6、平臺(tái)依賴(lài)性由于自身的特性，I/O指令高度依賴(lài)于處理器，非常難以隱藏各體系間的不同。因此，大部分的關(guān)于端口 I/O 的源碼是平臺(tái)依賴(lài)的。以下是x86和ARM所使用函數(shù)的總結(jié)：IA-32(x86)x86_64這個(gè)體系支持本章介紹的所有函數(shù)；port參數(shù)的類(lèi)型為unsignedshort。ARM端口映射到內(nèi)存，并且支持本章介紹的所有函數(shù)；port參數(shù)的類(lèi)型為unsignedint；字串函數(shù)用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。3、使用I/O內(nèi)存盡管I/O端口在x86世界中非常流行，但是用來(lái)和設(shè)備通訊的主要機(jī)制是通過(guò)內(nèi)存映射的寄存器和設(shè)備內(nèi)存，兩者都稱(chēng)為I/O內(nèi)存，因?yàn)榧拇嫫骱蛢?nèi)存之間的區(qū)別對(duì)軟件是透明的。I/O內(nèi)存僅僅是一個(gè)類(lèi)似于RAM的區(qū)域，處理器通過(guò)總線訪問(wèn)該區(qū)域，以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的訪問(wèn)。同樣，讀寫(xiě)這個(gè)區(qū)域是有邊際效應(yīng)。根據(jù)計(jì)算機(jī)體系和總線不同，I/O內(nèi)存可分為可以或者不可以通過(guò)頁(yè)表來(lái)存取。若通過(guò)頁(yè)表存取，內(nèi)核必須先重新編排物理地址，使其對(duì)驅(qū)動(dòng)程序可見(jiàn)，這就意味著在進(jìn)行任何I/O操作之前，你必須調(diào)用ioremap；如果不需要頁(yè)表，I/O內(nèi)存區(qū)域就類(lèi)似于I/O端口，你可以直接使用適當(dāng)?shù)腎/O函數(shù)讀寫(xiě)它們。由于邊際效應(yīng)的緣故，不管是否需要ioremap，都不鼓勵(lì)直接使用I/O內(nèi)存指針，而應(yīng)使用專(zhuān)門(mén)的I/O內(nèi)存操作函數(shù)。這些I/O內(nèi)存操作函數(shù)不僅在所有平臺(tái)上是安全，而且對(duì)直接使用指針操作 I/O 內(nèi)存的情況進(jìn)行了優(yōu)化。3.1、I/O內(nèi)存分配和映射I/O內(nèi)存區(qū)在使用前必須先分配。分配內(nèi)存區(qū)的函數(shù)接口在定義中：/* request_mem_region分配一個(gè)開(kāi)始于start,len字節(jié)的I/O內(nèi)存區(qū)。分配成功，返回一個(gè)非NULL指針；否則返回NULL。系統(tǒng)當(dāng)前所有I/O內(nèi)存分配信息都在/proc/iomem文件中列出，你分配失敗時(shí)，可以看看該文件，看誰(shuí)先占用了該內(nèi)存區(qū) */structresource*request_mem_region(unsignedlongstart,unsignedlonglen,char*name);/* release_mem_region用于釋放不再需要的I/O內(nèi)存區(qū) */voidrelease_mem_region(unsignedlongstart,unsignedlonglen);/* check_mem_region用于檢查I/O內(nèi)存區(qū)的可用性。同樣，該函數(shù)不安全，不推薦使用 */intcheck_mem_region(unsignedlongstart,unsignedlonglen);在訪問(wèn)I/O內(nèi)存之前，分配I/O內(nèi)存并不是唯一要求的步驟，你還必須保證內(nèi)核可存取該I/O內(nèi)存。訪問(wèn)I/O內(nèi)存并不只是簡(jiǎn)單解引用指針，在許多體系中，I/O內(nèi)存無(wú)法以這種方式直接存取。因此，還必須通過(guò)ioremap函數(shù)（第8章第4節(jié)介紹過(guò)）設(shè)置一個(gè)映射。#include/* ioremap用于將I/O內(nèi)存區(qū)映射到虛擬地址。參數(shù)phys_addr為要映射的I/O內(nèi)存起始地址，參數(shù)size為要映射的I/O內(nèi)存的大小，返回值為被映射到的虛擬地址 */void*ioremap(unsignedlongphys_addr,unsignedlongsize);/* ioremap_nocache為ioremap的無(wú)緩存版本。實(shí)際上，在大部分體系中，ioremap與ioremap_nocache的實(shí)現(xiàn)一樣的，因?yàn)樗?I/O 內(nèi)存都是在無(wú)緩存的內(nèi)存地址空間中 */void*ioremap_nocache(unsignedlongphys_addr,unsignedlongsize);/* iounmap用于釋放不再需要的映射 */voidiounmap(void*addr);經(jīng)過(guò)ioremap(和iounmap)之后，設(shè)備驅(qū)動(dòng)就可以存取任何I/O內(nèi)存地址。注意，ioremap返回的地址不可以直接解引用；相反，應(yīng)當(dāng)使用內(nèi)核提供的訪問(wèn)函數(shù)。3.2、訪問(wèn)I/O內(nèi)存訪問(wèn)I/O內(nèi)存的正確方式是通過(guò)一系列專(zhuān)門(mén)用于實(shí)現(xiàn)此目的的函數(shù)：#include/* I/O內(nèi)存讀函數(shù)。參數(shù)addr應(yīng)當(dāng)是從ioremap獲得的地址(可能包含一個(gè)整型偏移); 返回值是從給定I/O內(nèi)存讀取到的值 */unsignedintioread8(void*addr);unsignedintioread16(void*addr);unsignedintioread32(void*addr);/* I/O內(nèi)存寫(xiě)函數(shù)。參數(shù)addr同I/O內(nèi)存讀函數(shù)，參數(shù)value為要寫(xiě)的值 */voidiowrite8(u8 value,void*addr);voidiowrite16(u16 value,void*addr);voidiowrite32(u32 value,void*addr);/* 以下這些函數(shù)讀和寫(xiě)一系列值到一個(gè)給定的 I/O 內(nèi)存地址,從給定的buf讀或?qū)慶ount個(gè)值到給定的addr。參數(shù)count表示要讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，而不是字節(jié)大小 */voidioread8_rep(void*addr,void*buf,unsignedlongcount);voidioread16_rep(void*addr,void*buf,unsignedlongcount);voidioread32_rep(void*addr,void*buf,unsignedlongcount);voidiowrite8_rep(void*addr,constvoid*buf,unsignedlongcount);voidiowrite16_rep(void*addr,constvoid*buf,unsignedlongcount);voidiowrite32_rep(void*addr,，onstvoid*buf,，nsignedlongcount);/* 需要操作一塊I/O 地址時(shí)，使用下列函數(shù)(這些函數(shù)的行為類(lèi)似于它們的C庫(kù)類(lèi)似函數(shù)): */voidmemset_io(void*addr,u8 value,unsignedintcount);voidmemcpy_fromio(void*dest,void*source,unsignedintcount);voidmemcpy_toio(void*dest,void*source,unsignedintcount);/* 舊的I/O內(nèi)存讀寫(xiě)函數(shù)，不推薦使用 */unsignedreadb(address);unsignedreadw(address);unsignedreadl(address);voidwriteb(unsignedvalue,address);voidwritew(unsignedvalue,address);voidwritel(unsignedvalue,address);3.3、像I/O內(nèi)存一樣使用端口一些硬件有一個(gè)有趣的特性:有些版本使用I/O端口；而有些版本則使用I/O內(nèi)存。不管是I/O端口還是I/O內(nèi)存，處理器見(jiàn)到的設(shè)備寄存器都是相同的，只是訪問(wèn)方法不同。為了統(tǒng)一編程接口，使驅(qū)動(dòng)程序易于編寫(xiě)，2.6 內(nèi)核提供了一個(gè)ioport_map函數(shù):/* ioport_map重新映射count個(gè)I/O端口，使它們看起來(lái)I/O內(nèi)存。此后，驅(qū)動(dòng)程序可以在ioport_map返回的地址上使用ioread8和同類(lèi)函數(shù)。這樣，就可以在編程時(shí)，消除了I/O 端口和I/O 內(nèi)存的區(qū)別 */void*ioport_map(unsignedlongport,unsignedintcount);/* ioport_unmap用于釋放不再需要的映射 */voidioport_unmap(void*addr);注意，I/O端口在重新映射前必須使用request_region分配分配所需的I/O端口。4、ARM體系的I/O操作接口s3c24x0處理器使用的是I/O內(nèi)存，也就是說(shuō)：s3c24x0處理器使用統(tǒng)一編址方式，I/O寄存器和內(nèi)存使用的是單一地址空間，并且讀寫(xiě)I/O寄存器和讀寫(xiě)內(nèi)存的指令是相同的。所以推薦使用I/O內(nèi)存的相關(guān)指令和函數(shù)。但這并不表示I/O端口的指令在s3c24x0中不可用。如果你注意過(guò)s3c24x0關(guān)于I/O方面的內(nèi)核源碼，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)：其實(shí)I/O端口的指令只是一個(gè)外殼，內(nèi)部還是使用和I/O內(nèi)存一樣的代碼。下面是ARM體系原始的I/O操作函數(shù)。其實(shí)后面I/O端口和I/O內(nèi)存操作函數(shù)，只是對(duì)這些函數(shù)進(jìn)行再封裝。從這里也可以看出為什么我們不推薦直接使用I/O端口和I/O內(nèi)存地址指針，而是要求使用專(zhuān)門(mén)的I/O操作函數(shù)專(zhuān)門(mén)的I/O操作函數(shù)會(huì)檢查地址指針是否有效是否為IO地址（通過(guò)_iomem或_chk_io_ptr）#include/* Generic IO read/write. These perform native-endian accesses. Note* that some architectures will want to re-define _raw_read,writew.*/externvoid_raw_writesb(void_iomem*addr,constvoid*data,intbytelen);externvoid_raw_writesw(void_iomem*addr,constvoid*data,intwordlen);externvoid_raw_writesl(void_iomem*addr,constvoid*data,intlonglen);externvoid_raw_readsb(constvoid_iomem*addr,void*data,intbytelen);externvoid_raw_readsw(constvoid_iomem*addr,void*data,intwordlen);externvoid_raw_readsl(constvoid_iomem*addr,void*data,intlonglen);#define_raw_writeb(v,a)(_chk_io_ptr(a),*(volatileunsignedchar_force*)(a)=(v)#define_raw_writew(v,a)(_chk_io_ptr(a),*(volatileunsignedshort_force*)(a)=(v)#define_raw_writel(v,a)(_chk_io_ptr(a),*(volatileunsignedint_force*)(a)=(v)#define_raw_readb(a)(_chk_io_ptr(a),*(volatileunsignedchar_force*)(a)#define_raw_readw(a)(_chk_io_ptr(a),*(volatileunsignedshort_force*)(a)#define_raw_readl(a)(_chk_io_ptr(a),*(volatileunsignedint_force*)(a)關(guān)于_force和_iomem#include/* _force表示所定義的變量類(lèi)型是可以做強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換的 */#define_force _attribute_(force)/* _iomem是用來(lái)修飾一個(gè)變量的，這個(gè)變量必須是非解引用（no dereference）的，即這個(gè)變量地址必須是有效的，而且變量所在的地址空間必須是2，即設(shè)備地址映射空間。0表示normal space，即普通地址空間，對(duì)內(nèi)核代碼來(lái)說(shuō)，當(dāng)然就是內(nèi)核空間地址了。1表示用戶地址空間，2表示是設(shè)備地址映射空間 */#define_iomem _attribute_(noderef,address_space(2)I/O端口#include#defineoutb(v,p)_raw_writeb(v,_io(p)#defineoutw(v,p)_raw_writew(_force _u16)cpu_to_le16(v),_io(p)#defineoutl(v,p)_raw_writel(_force _u32)cpu_to_le32(v),_io(p)#defineinb(p)(_u8 _v=_raw_readb(_io(p);_v;)#defineinw(p)(_u16 _v=le16_to_cpu(_force _le16)_raw_readw(_io(p);_v;)#defineinl(p)(_u32 _v=le32_to_cpu(_force _le32)_raw_readl(_io(p);_v;)#defineoutsb(p,d,l)_raw_writesb(_io(p),d,l)#defineoutsw(p,d,l)_raw_writesw(_io(p),d,l)#defineoutsl(p,d,l)_raw_writesl(_io(p),d,l)#defineinsb(p,d,l)_raw_readsb(_io(p),d