驱动程序_硬件访问

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I/O

  在X86处理器中存在I/O空间的概念，I/O空间是相对内存空间而言的，它们是彼此独立的地址空间，在32位的x86系统中，I/O空间大小为64K，内存空间大小为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端口与IO内存

• 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：申请、访问和释放。

申请I/O端口

  内核提供了一套函数来允许驱动申请它需要的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；申请失败，返回NULL。
  系统中端口的分配情况记录在/proc/ioports中。如果不能分配需要的端口，可以来这里查看谁在使用。

访问I/O端口

  I/O端口可分为8位、16位和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 ); /* 读字节端口(16位宽) */
void outw ( unsigned short word, unsigned port ); /* 写字节端口(16位宽) */
unsigned inl ( unsigned port ); /* 读字节端口(32位宽) */
void outl ( unsigned longword, unsigned port ); /* 写字节端口(32位宽) */

释放I/O端口

  当用完一组I/O端口(通常在驱动卸载时)，应使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

  对I/O内存的操作需按如下步骤完成：申请、映射、访问和释放。

申请I/O内存

  内核提供了一套函数来允许驱动申请它需要的I/O内存，其中核心的函数是：

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I/O内存之前，必须进行物理地址到虚拟地址的映射，ioremap函数具有此功能：

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

访问I/O内存

  访问I/O内存的正确方法是通过一系列内核提供的函数：
  1. 从I/O内存读，使用下列之一：

unsigned ioread8 ( void *addr );
unsigned ioread16 ( void *addr );
unsigned ioread32 ( void *addr );

  2. 写I/O内存，使用下列之一：

void iowrite8 ( u8 value, void *addr );
void iowrite16 ( u16 value, void *addr );
void iowrite32 ( u32 value, void *addr );

  3. 老版本的I/O内存访问函数：从I/O内存读，使用下列之一：

unsigned readb ( address );
unsigned readw ( address );
unsigned readl ( address );

  写I/O内存，使用下列之一：

unsigned writeb ( unsigned value, address );
unsigned writew ( unsigned value, address );
unsigned writel ( unsigned value, address );

释放I/O内存

  I/O内存不再需要使用时应当释放，步骤如下：

void iounmap ( void *addr );
void release_mem_region ( unsigned long start, unsigned long len );