“小濤哥，咱們說(shuō)Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序說(shuō)了那么久，怎么從來(lái)不說(shuō)實(shí)際設(shè)備呢，頂多就說(shuō)了下內(nèi)存，總感覺(jué)驅(qū)動(dòng)程序是和設(shè)備分離的，怎么關(guān)聯(lián)起來(lái)..”小王思索著。

“不錯(cuò)，這也正是這次講課的內(nèi)容，設(shè)備I/O端口與I/O內(nèi)存的訪問(wèn)”我啊，禁不住拍拍她的頭。

  對(duì)于一塊實(shí)際的設(shè)備而言，通常會(huì)提供一組寄存器來(lái)用于控制設(shè)備，讀寫(xiě)設(shè)備和獲取設(shè)備狀態(tài)，也就是我們常說(shuō)的控制寄存器，數(shù)據(jù)寄存器和狀態(tài)寄存器。這些寄存器可能位于I/O空間(這時(shí)叫做I/O端口)，也可能位于內(nèi)存空間(對(duì)應(yīng)的內(nèi)存空間被成為I/O內(nèi)存)。在Linux中提供了一系列的I/O端口和I/O內(nèi)存操作的接口如下：

  1）I/O端口操作：在Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)中，應(yīng)使用Linux內(nèi)核提供的函數(shù)來(lái)訪問(wèn)定位于I/O空間的端口，包括一下幾種：

   *讀寫(xiě)字節(jié)端口（8位寬）

     unsigned inb(unsigned port);【讀】          voi outb(unsigned char byte, unsigned port);【寫(xiě)】

   *讀寫(xiě)字端口（16位寬）

     unsigned inw(unsigned port);【讀】          voi outw(unsigned short word, unsigned port);【寫(xiě)】

   *讀寫(xiě)長(zhǎng)字端口（32位寬）

     unsigned inl(unsigned port);【讀】          voi outl(unsigned longword, unsigned port);【寫(xiě)】

   *讀寫(xiě)一串字節(jié)

     unsigned insb(unsigned port， void *addr， unsigned long count);【讀】      voi outsb(unsigned port, void *addr, unsigned long count);【寫(xiě)】

     unsigned insw(unsigned port， void *addr，unsigned long count);【讀】      voi outsb(unsigned port, void *addr, unsigned long count);【寫(xiě)】

   *讀寫(xiě)一串長(zhǎng)字

     unsigned insl(unsigned port， void * addr， unsigned long count);【讀】      voi outsb(unsigned port, void *addr, unsigned long count);【寫(xiě)】

    說(shuō)明：上述各函數(shù)中I/O端口port的類型長(zhǎng)度依賴與具體的硬件平臺(tái)，所以只是寫(xiě)出了unsigned

  2）I/O內(nèi)存：在內(nèi)核中訪問(wèn)I/O內(nèi)存之前，需首先使用ioremap()函數(shù)將設(shè)備所處的物理地址映射到虛擬地址。

   *ioremap()原型：void *ioremap(unsigned long offset, unsigned long size);

     它返回一個(gè)特殊的虛擬地址，該地址可用來(lái)存取特定的物理地址范圍。用它返回的虛擬地址應(yīng)該使用iounmap()函數(shù)釋放。

   *iounmap()原型：void iounmap(void *addr);

   現(xiàn)在，有了物理地址鎖映射出來(lái)的虛擬地址后，我們就可以通過(guò)c指針來(lái)直接訪問(wèn)這些地址，但Linux內(nèi)核也提供了一組函數(shù)來(lái)完成這中虛擬地址的讀寫(xiě)。如下

   *讀IO內(nèi)存

     unsigned int ioread8(void *addr);      unsigned int ioread16(void *addr);     unsigned int ioread32(void *addr);  與之對(duì)應(yīng)的較早版本是：

     unsigned readb(address);                unsigned readw(address);                 unsigned readl(address);  這些在2.6的內(nèi)核中依然可以使用。

   *寫(xiě)IO內(nèi)存

     void iowrite8(u8 value，void *addr);  void iowrite16(u16 value, void *addr);   void iowrite32(u32 value, void *addr);  與之對(duì)應(yīng)的較早版本是：

     void writeb(unsigned value, address); void writew(unsigned value,address);  void writel(unsigned value,address);  2.6的內(nèi)核中依然可以使用。

   *讀一串IO內(nèi)存                                                                          *寫(xiě)一串IO內(nèi)存

     void ioread8_rep(void *addr， void *buf, unsigned long count);       void iowrite8_rep(void *addr， void *buf, unsigned long count);

     void ioread16_rep(void *addr， void *buf, unsigned long count);     void iowrite8_rep(void *addr， void *buf, unsigned long count);

     void ioread32_rep(void *addr， void *buf, unsigned long count);     void iowrite8_rep(void *addr， void *buf, unsigned long count);

   *復(fù)制IO內(nèi)存

     void memcpy_fromio(void *dest, void *source, unsigned int count);

     void memcpy_toio(void *dest, void *source, unsigned int count);

   *設(shè)置IO內(nèi)存

     void *ioport_map(unsigned long port, unsigned int count);

  3)把IO端口映射到內(nèi)存空間

     void *ioport_map(unsigned long port, unsigned int count);   通過(guò)這個(gè)函數(shù)，可以把port開(kāi)始的count個(gè)連續(xù)的IO端口重映射為一段“內(nèi)存空間”。然后

                                                                                     就可以在其返回的地址上向訪問(wèn)IO內(nèi)存一樣訪問(wèn)這些端口，當(dāng)不再需要這種映射時(shí)，調(diào)用：

     void ioport_unmap(void *addr);                                      來(lái)撤銷這種映射

  4)IO端口申請(qǐng)

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

     這個(gè)函數(shù)向內(nèi)核申請(qǐng)n個(gè)端口，這些端口從first開(kāi)始，name參數(shù)為設(shè)備的名稱，成功返回非NULL.一旦申請(qǐng)端口使用完成后，應(yīng)當(dāng)使用：

     void release_region(unsigned long start, unsigned long n);

  5)IO內(nèi)存申請(qǐng)

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

    這個(gè)函數(shù)向內(nèi)核申請(qǐng)n個(gè)內(nèi)存，這些地址從first開(kāi)始，name為設(shè)備的名稱，成功返回非NULL,一旦申請(qǐng)的內(nèi)存使用完成后，應(yīng)當(dāng)使用：

    void release_mem_region() ;          來(lái)釋放歸回給系統(tǒng)。需要說(shuō)明的是這兩個(gè)函數(shù)也不是必須的，但建議使用。  

6)通過(guò)以上的基礎(chǔ)，我們就可以歸納出設(shè)備驅(qū)動(dòng)訪問(wèn)IO端口和IO內(nèi)存的步驟。

   一種方法是：直接使用IO端口操作函數(shù)：在設(shè)備打開(kāi)或驅(qū)動(dòng)模塊被加載時(shí)申請(qǐng)IO端口區(qū)域，之后使用inb(),outb()等進(jìn)行端口訪問(wèn)，最后在設(shè)備關(guān)閉或驅(qū)動(dòng)被卸載時(shí)釋放IO端口范圍。流程如下：

   另外一種途徑是:將IO端口映射為內(nèi)存進(jìn)行訪問(wèn)，在設(shè)備打開(kāi)或驅(qū)動(dòng)模塊被加載時(shí)，申請(qǐng)IO端口區(qū)域并使用ioport_map()映射到內(nèi)存，之后使用IO內(nèi)存的函數(shù)進(jìn)行端口訪問(wèn)，最后，在設(shè)備關(guān)閉或驅(qū)動(dòng)模塊被卸載時(shí)釋放IO端口并釋放映射，流程如下：

  上邊是IO端口的訪問(wèn)方法，至于IO內(nèi)存的訪問(wèn)方法是：首先調(diào)用request_mem_region()申請(qǐng)資源，接著將寄存器地址通過(guò)ioremap()映射到內(nèi)核空間的虛擬地址，之后就可以Linux設(shè)備訪問(wèn)編程接口訪問(wèn)這些寄存器了，訪問(wèn)完成后，使用ioremap()對(duì)申請(qǐng)的虛擬地址進(jìn)行釋放，并釋放release_mem_region()申請(qǐng)的IO內(nèi)存資源。

流程如下：

“小王，感覺(jué)怎么樣呢， 我是盡最大努力了哈”我說(shuō)。

“可以，可以，感覺(jué)挺好，我覺(jué)得哈，你要是多畫(huà)圖，我就沒(méi)問(wèn)題，就像上邊三個(gè)圖一樣”小王調(diào)皮的說(shuō)。