Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)之I/O端口與I/O內(nèi)存

　　Linux是一套免費(fèi)使用和自由傳播的類Unix操作系統(tǒng)，是一個(gè)基于POSIX和UNIX的多用戶、多任務(wù)、支持多線程和多CPU的操作系統(tǒng)。它能運(yùn)行主要的UNIX工具軟件、應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。它支持32位和64位硬件。Linux繼承了Unix以網(wǎng)絡(luò)為核心的設(shè)計(jì)思想，是一個(gè)性能穩(wěn)定的多用戶網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。

　　Linux操作系統(tǒng)誕生于1991 年10 月5 日（這是第一次正式向外公布時(shí)間）。Linux存在著許多不同的Linux版本，但它們都使用了Linux內(nèi)核。Linux可安裝在各種計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備中，比如手機(jī)、平板電腦、路由器、視頻游戲控制臺(tái)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、大型機(jī)和超級計(jì)算機(jī)。

　　嚴(yán)格來講，Linux這個(gè)詞本身只表示Linux內(nèi)核，但實(shí)際上人們已經(jīng)習(xí)慣了用Linux來形容整個(gè)基于Linux內(nèi)核，并且使用GNU 工程各種工具和數(shù)據(jù)庫的操作系統(tǒng)。

　　I/O端口

　　CPU與外部設(shè)備、存儲(chǔ)器的連接和數(shù)據(jù)交換都需要通過接口設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，前者被稱為I/O接口，而后者則被稱為存儲(chǔ)器接口。存儲(chǔ)器通常在CPU的同步控制下工作，接口電路比較簡單；而I/O設(shè)備品種繁多，其相應(yīng)的接口電路也各不相同，因此，習(xí)慣上說到接口只是指I/O接口。

　　I/O內(nèi)存

　　CPU沒有專門用于設(shè)備I/O的指令。這就是所謂的“I/O內(nèi)存”方式。另一類CPU（典型地如X86）將外設(shè)的寄存器看成一個(gè)獨(dú)立的地址空間，所以訪問內(nèi)存的指令不能用來訪問這些寄存器，而要為對外設(shè)寄存器的讀／寫設(shè)置專用指令，如IN和OUT指令。

　　Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)之I/O端口與I/O內(nèi)存

　　從CPU連出來一把線：數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線，這把線上掛著N個(gè)接口，有相同的，有不同的，名字叫做存儲(chǔ)器接口、中斷控制接口、DMA接口、并行接口、串行接口、AD接口……一個(gè)設(shè)備要想接入，就用自己的接口和總線上的某個(gè)匹配接口對接……于是總線上出現(xiàn)了各種設(shè)備：內(nèi)存、硬盤，鼠標(biāo)、鍵盤，顯示器……

　　對于CPU而言，如果它要發(fā)數(shù)據(jù)到某個(gè)設(shè)備，其實(shí)是發(fā)到對應(yīng)的接口，接口電路里有多個(gè)寄存器（也稱為端口），訪問設(shè)備實(shí)際上是訪問相關(guān)的端口，所有的信息會(huì)由接口轉(zhuǎn)給它的設(shè)備。那么CPU會(huì)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)總線，但是諸多接口，該發(fā)給誰呢？這時(shí)就須要為各接口分配一個(gè)地址，然后把地址放在地址總線上，需要的控制信息放到控制總線上，就可以和設(shè)備通信了。

　　對一個(gè)系統(tǒng)而言，通常會(huì)有多個(gè)外設(shè)，每個(gè)外設(shè)的接口電路中，又會(huì)有多個(gè)端口，每個(gè)端口都需要一個(gè)地址，為他們標(biāo)識(shí)一個(gè)具體的地址值，是系統(tǒng)必須解決的事，與此同時(shí)，你還有個(gè)內(nèi)存條，可能是512M或1G或更大的金士頓、現(xiàn)代DDR2之類，他們的每一個(gè)地址也都需要分配一個(gè)標(biāo)識(shí)值，另外，很多外設(shè)有自己的內(nèi)存、緩沖區(qū)，就像你的內(nèi)存條一樣，你同樣需要為它們分配內(nèi)存……你的CPU可能需要和它們的每一個(gè)字節(jié)都打交道，所以：別指望偷懶，它們的每一寸土地都要規(guī)劃好！這聽起來就很煩，做起來可能就直接導(dǎo)致腦細(xì)胞全部陣亡。但事情總是得有人去做，ARM可能會(huì)這樣做：他這次設(shè)計(jì)的CPU是32位的，最多也就能尋址2^32=4G空間，于是把這4GB空間丟給內(nèi)存和端口，讓他們瓜分。但英特爾或許有更好的分配方式……

　　1、地址的概念

　　1）物理地址：CPU地址總線傳來的地址，由硬件電路控制其具體含義。物理地址中很大一部分是留給內(nèi)存條中的內(nèi)存的，但也常被映射到其他存儲(chǔ)器上（如顯存、BIOS等）。在程序指令中的虛擬地址經(jīng)過段映射和頁面映射后，就生成了物理地址，這個(gè)物理地址被放到CPU的地址線上。

　　物理地址空間，一部分給物理RAM（內(nèi)存）用，一部分給總線用，這是由硬件設(shè)計(jì)來決定的，因此在32 bits地址線的x86處理器中，物理地址空間是2的32次方，即4GB，但物理RAM一般不能上到4GB，因?yàn)檫€有一部分要給總線用（總線上還掛著別的許多設(shè)備）。在PC機(jī)中，一般是把低端物理地址給RAM用，高端物理地址給總線用。

　　2）總線地址：總線的地址線或在地址周期上產(chǎn)生的信號(hào)。外設(shè)使用的是總線地址，CPU使用的是物理地址。

　　物理地址與總線地址之間的關(guān)系由系統(tǒng)的設(shè)計(jì)決定的。在x86平臺(tái)上，物理地址就是總線地址，這是因?yàn)樗鼈児蚕硐嗤牡刂房臻g——這句話有點(diǎn)難理解，詳見下面的“獨(dú)立編址”。在其他平臺(tái)上，可能需要轉(zhuǎn)換/映射。比如：CPU需要訪問物理地址是0xfa000的單元，那么在x86平臺(tái)上，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)PCI總線上對0xfa000地址的訪問。因?yàn)槲锢淼刂泛涂偩€地址相同，所以憑眼睛看是不能確定這個(gè)地址是用在哪兒的，它或者在內(nèi)存中，或者是某個(gè)卡上的存儲(chǔ)單元，甚至可能這個(gè)地址上沒有對應(yīng)的存儲(chǔ)器。

　　3）虛擬地址：現(xiàn)代操作系統(tǒng)普遍采用虛擬內(nèi)存管理（Virtual Memory Management）機(jī)制，這需要MMU（Memory Management Unit）的支持。MMU通常是CPU的一部分，如果處理器沒有MMU，或者有MMU但沒有啟用，CPU執(zhí)行單元發(fā)出的內(nèi)存地址將直接傳到芯片引腳上，被內(nèi)存芯片（物理內(nèi)存）接收，這稱為物理地址（Physical Address），如果處理器啟用了MMU，CPU執(zhí)行單元發(fā)出的內(nèi)存地址將被MMU截獲，從CPU到MMU的地址稱為虛擬地址（Virtual Address），而MMU將這個(gè)地址翻譯成另一個(gè)地址發(fā)到CPU芯片的外部地址引腳上，也就是將虛擬地址映射成物理地址。

　　Linux中，進(jìn)程的4GB（虛擬）內(nèi)存分為用戶空間、內(nèi)核空間。用戶空間分布為0~3GB（即PAGE_OFFSET，在0X86中它等于0xC0000000），剩下的1G為內(nèi)核空間。程序員只能使用虛擬地址。系統(tǒng)中每個(gè)進(jìn)程有各自的私有用戶空間（0～3G），這個(gè)空間對系統(tǒng)中的其他進(jìn)程是不可見的。

　　CPU發(fā)出取指令請求時(shí)的地址是當(dāng)前上下文的虛擬地址，MMU再從頁表中找到這個(gè)虛擬地址的物理地址，完成取指。同樣讀取數(shù)據(jù)的也是虛擬地址，比如mov ax， var. 編譯時(shí)var就是一個(gè)虛擬地址，也是通過MMU從也表中來找到物理地址，再產(chǎn)生總線時(shí)序，完成取數(shù)據(jù)的。

　　2、編址方式

　　1）外設(shè)都是通過讀寫設(shè)備上的寄存器來進(jìn)行的，外設(shè)寄存器也稱為“I/O端口”，而IO端口有兩種編址方式：獨(dú)立編址和統(tǒng)一編制。

　　統(tǒng)一編址：外設(shè)接口中的IO寄存器（即IO端口）與主存單元一樣看待，每個(gè)端口占用一個(gè)存儲(chǔ)單元的地址，將主存的一部分劃出來用作IO地址空間，如，在PDP-11中，把最高的4K主存作為IO設(shè)備寄存器地址。端口占用了存儲(chǔ)器的地址空間，使存儲(chǔ)量容量減小。

　　統(tǒng)一編址也稱為“I/O內(nèi)存”方式，外設(shè)寄存器位于“內(nèi)存空間”（很多外設(shè)有自己的內(nèi)存、緩沖區(qū)，外設(shè)的寄存器和內(nèi)存統(tǒng)稱“I/O空間”）。

　　如，Samsung的S3C2440，是32位ARM處理器，它的4GB地址空間被外設(shè)、RAM等瓜分：

　　0x8000 1000 LED 8*8點(diǎn)陣的地址

　　0x4800 0000 ~ 0x6000 0000 SFR（特殊暫存器）地址空間

　　0x3800 1002 鍵盤地址

　　0x3000 0000 ~ 0x3400 0000 SDRAM空間

　　0x2000 0020 ~ 0x2000 002e IDE

　　0x1900 0300 CS8900

　　獨(dú)立編址（單獨(dú)編址）：IO地址與存儲(chǔ)地址分開獨(dú)立編址，I/O端口地址不占用存儲(chǔ)空間的地址范圍，這樣，在系統(tǒng)中就存在了另一種與存儲(chǔ)地址無關(guān)的IO地址，CPU也必須具有專用與輸入輸出操作的IO指令（IN、OUT等）和控制邏輯。獨(dú)立編址下，地址總線上過來一個(gè)地址，設(shè)備不知道是給IO端口的、還是給存儲(chǔ)器的，于是處理器通過MEMR/MEMW和IOR/IOW兩組控制信號(hào)來實(shí)現(xiàn)對I/O端口和存儲(chǔ)器的不同尋址。如，intel 80x86就采用單獨(dú)編址，CPU內(nèi)存和I/O是一起編址的，就是說內(nèi)存一部分的地址和I/O地址是重疊的。

　　獨(dú)立編址也稱為“I/O端口”方式，外設(shè)寄存器位于“I/O（地址）空間”。

　　對于x86架構(gòu)來說，通過IN/OUT指令訪問。PC架構(gòu)一共有65536個(gè)8bit的I/O端口，組成64K個(gè)I/O地址空間，編號(hào)從0~0xFFFF，有16位，80x86用低16位地址線A0-A15來尋址。連續(xù)兩個(gè)8bit的端口可以組成一個(gè)16bit的端口，連續(xù)4個(gè)組成一個(gè)32bit的端口。I/O地址空間和CPU的物理地址空間是兩個(gè)不同的概念，例如I/O地址空間為64K，一個(gè)32bit的CPU物理地址空間是4G。如，在Intel 8086+Redhat9.0 下用“more /proc/ioports”可看到：

　　0000-001f ： dma1

　　0020-003f ： pic1

　　0040-005f ： timer

　　0060-006f ： keyboard

　　0070-007f ： rtc

　　0080-008f ： dma page reg

　　00a0-00bf ： pic2

　　00c0-00df ： dma2

　　00f0-00ff ： fpu

　　0170-0177 ： ide1

　　……

　　不過Intel x86平臺(tái)普通使用了名為內(nèi)存映射（MMIO）的技術(shù)，該技術(shù)是PCI規(guī)范的一部分，IO設(shè)備端口被映射到內(nèi)存空間，映射后，CPU訪問IO端口就如同訪問內(nèi)存一樣。看Intel TA 719文檔給出的x86/x64系統(tǒng)典型內(nèi)存地址分配表：

　　系統(tǒng)資源 占用

　　------------------------------------------------------------------------

　　BIOS 1M

　　本地APIC 4K

　　芯片組保留 2M

　　IO APIC 4K

　　PCI設(shè)備 256M

　　PCI Express設(shè)備 256M

　　PCI設(shè)備（可選） 256M

　　顯示幀緩存 16M

　　TSEG 1M

　　對于某一既定的系統(tǒng)，它要么是獨(dú)立編址、要么是統(tǒng)一編址，具體采用哪一種則取決于CPU的體系結(jié)構(gòu)。 如，PowerPC、m68k等采用統(tǒng)一編址，而X86等則采用獨(dú)立編址，存在IO空間的概念。目前，大多數(shù)嵌入式微控制器如ARM、PowerPC等并不提供I/O空間，僅有內(nèi)存空間，可直接用地址、指針訪問。但對于Linux內(nèi)核而言，它可能用于不同的CPU，所以它必須都要考慮這兩種方式，于是它采用一種新的方法，將基于I/O映射方式的或內(nèi)存映射方式的I/O端口通稱為“I/O區(qū)域”（I/O region），不論你采用哪種方式，都要先申請IO區(qū)域：request_resource（），結(jié)束時(shí)釋放它：release_resource（）。

　　linux I/O端口與I/O內(nèi)存

　　IO端口：當(dāng)一個(gè)寄存器或者內(nèi)存位于IO空間時(shí)；

　　IO內(nèi)存：當(dāng)一個(gè)內(nèi)存或者寄存器位于內(nèi)存空間時(shí)；

　　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端口有自己的讀寫信號(hào)線和特殊的CPU指令來存取端口。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，所以即便那些沒有單獨(dú)地址空間給I/O端口的處理器，也必須在訪問外設(shè)時(shí)模擬成讀寫端口。這通常通過外部芯片組（PC中的南北橋）或者在CPU核中附加額外電路來實(shí)現(xiàn)（基于嵌入式應(yīng)用的處理器）。

　　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.IO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)存操作沒有：訪問內(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)對源碼進(jìn)行優(yōu)化，主要是：使用高速緩存和重排讀/寫指令的順序。對于傳統(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指令的順序。

　　side effect 是指：訪問I/O寄存器時(shí)，不僅僅會(huì)像訪問普通內(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）。

　　2.操作IO端口（申請，訪問，釋放）：

　　I/O 端口是驅(qū)動(dòng)用來和很多設(shè)備通訊的方法。

　?。?）申請I/O 端口：

　　在驅(qū)動(dòng)還沒獨(dú)占設(shè)備之前，不應(yīng)對端口進(jìn)行操作。內(nèi)核提供了一個(gè)注冊接口，以允許驅(qū)動(dòng)聲明其需要的端口：

　　/* request_region告訴內(nèi)核：要使用first開始的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，看誰先用了你要的端口） */

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

　?。?）訪問IO端口：

　　在驅(qū)動(dòng)成功請求到I/O 端口后，就可以讀寫這些端口了。大部分硬件會(huì)將8位、16位和32位端口區(qū)分開，無法像訪問內(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)來訪問不同大小的端口。

　　Linux 內(nèi)核頭文件（體系依賴的頭文件《asm/io.h》） 定義了下列內(nèi)聯(lián)函數(shù)來存取I/O端口：

　　/* inb/outb：讀/寫字節(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的返回類型也是依賴體系的 */

　　unsigned inb（unsigned port）;

　　void outb（unsigned char byte， unsigned port）;

　　/* inw/outw：讀/寫字端口（16位寬） */

　　unsigned inw（unsigned port）;

　　void outw（unsigned short word， unsigned port）;

　　/* inl/outl：讀/寫32位端口。longword也是依賴體系的，有的體系為unsigned long；而有的為unsigned int */

　　unsigned inl（unsigned port）;

　　void outl（unsigned longword， unsigned port）;

　　（3）釋放IO端口：

　　/* 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 */

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

　　3.操作IO內(nèi)存（申請，映射，訪問，釋放）：

　　盡管 I/O 端口在x86世界中非常流行，但是用來和設(shè)備通訊的主要機(jī)制是通過內(nèi)存映射的寄存器和設(shè)備內(nèi)存，兩者都稱為I/O 內(nèi)存，因?yàn)榧拇嫫骱蛢?nèi)存之間的區(qū)別對軟件是透明的。

　　I/O 內(nèi)存僅僅是一個(gè)類似于RAM 的區(qū)域，處理器通過總線訪問該區(qū)域，以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的訪問。同樣，讀寫這個(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頁表來存取。若通過頁表存取，內(nèi)核必須先重新編排物理地址，使其對驅(qū)動(dòng)程序可見，這就意味著在進(jìn)行任何I/O操作之前，你必須調(diào)用ioremap；如果不需要頁表，I/O內(nèi)存區(qū)域就類似于I/O端口，你可以直接使用適當(dāng)?shù)腎/O函數(shù)讀寫它們。

　　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)使用專門的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，而且對直接使用指針操作 I/O 內(nèi)存的情況進(jìn)行了優(yōu)化。

　?。?）申請I/O 內(nèi)存：

　　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《linux/ioport.h》定義中：

　　/* request_mem_region分配一個(gè)開始于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，看誰先占用了該內(nèi)存區(qū) */

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

　　（2）映射：

　　在訪問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I/O內(nèi)存并不只是簡單解引用指針，在許多體系中，I/O 內(nèi)存無法以這種方式直接存取。因此，還必須通過ioremap 函數(shù)設(shè)置一個(gè)映射。

　　/* 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（unsigned long phys_addr， unsigned long size）;

　?。?）訪問IO內(nèi)存：

　　經(jīng)過 ioremap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)核提供的訪問函數(shù)。訪問I/O內(nèi)存的正確方式是通過一系列專門用于實(shí)現(xiàn)此目的的函數(shù)：

　　#include 《asm/io.h》

　　/* 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 */

　　unsigned int ioread8（void *addr）;

　　unsigned int ioread16（void *addr）;

　　unsigned int ioread32（void *addr）;

　　/* I/O內(nèi)存寫函數(shù)。參數(shù)addr同I/O內(nèi)存讀函數(shù)，參數(shù)value為要寫的值 */

　　void iowrite8（u8 value， void *addr）;

　　void iowrite16（u16 value， void *addr）;

　　void iowrite32（u32 value， void *addr）;

　　/* 以下這些函數(shù)讀和寫一系列值到一個(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表示要讀寫的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，而不是字節(jié)大小 */

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

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

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

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

　　void iowrite16_rep（void *addr， const void *buf， unsigned long count）;

　　void iowrite32_rep（void *addr，，onst void *buf，，nsigned long count）;

　　/* 需要操作一塊I/O 地址時(shí)，使用下列函數(shù)（這些函數(shù)的行為類似于它們的C庫類似函數(shù)）： */

　　void memset_io（void *addr， u8 value， unsigned int count）;

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

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

　　/* 舊的I/O內(nèi)存讀寫函數(shù)，不推薦使用 */

　　unsigned readb（address）;

　　unsigned readw（address）;

　　unsigned readl（address）;

　　void writeb（unsigned value， address）;

　　void writew（unsigned value， address）;

　　void writel（unsigned value， address）;

　?。?）釋放IO內(nèi)存步驟：

　　void iounmap（void * addr）; /* iounmap用于釋放不再需要的映射 */

　　void release_mem_region（unsigned long start， unsigned long len）; /* iounmap用于釋放不再需要的映射 */

　　4、像IO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，處理器見到的設(shè)備寄存器都是相同的，只是訪問方法不同。為了統(tǒng)一編程接口，使驅(qū)動(dòng)程序易于編寫，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（unsigned long port， unsigned int count）;

　　void ioport_unmap（void *addr）;/* ioport_unmap用于釋放不再需要的映射 */

　　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。

　　5、ARM體系的IO操作接口

　　s3c24x0處理器使用的是I/O內(nèi)存，也就是說：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I/O寄存器和讀寫內(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。注意以下幾點(diǎn)：

　　1）所有的讀寫指令（I/O操作函數(shù)）所賦的地址必須都是虛擬地址，你有兩種選擇：使用內(nèi)核已經(jīng)定義好的地址，如在include/asm-arm/arch-s3c2410/regs-xxx.h中定義了s3c2410處理器各外設(shè)寄存器地址（其他處理器芯片也可在類似路徑找到內(nèi)核定義好的外設(shè)寄存器的虛擬地址；另一種方法就是使用自己用ioremap映射的虛擬地址。絕對不能使用實(shí)際的物理地址，否則會(huì)因?yàn)閮?nèi)核無法處理地址而出現(xiàn)oops。

　　2）在使用I/O指令時(shí)，可以不使用request_region和request_mem_region，而直接使用outb、ioread等指令。因?yàn)閞equest的功能只是告訴內(nèi)核端口被誰占用了，如再次request，內(nèi)核會(huì)制止（資源busy）。但是不推薦這么做，這樣的代碼也不規(guī)范，可能會(huì)引起并發(fā)問題（很多時(shí)候我們都需要獨(dú)占設(shè)備）。

　　3）在使用I/O指令時(shí)，所賦的地址數(shù)據(jù)有時(shí)必須通過強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換為 unsigned long ，不然會(huì)有警告。

　　4）在includeasm-armarch-s3c2410hardware.h中定義了很多io口的操作函數(shù)，有需要可以在驅(qū)動(dòng)中直接使用，很方便。