原创 I/O 端口和 I/O 内存 3

 2014-9-4 09:44  861 11 12 分类: MCU/ 嵌入式

2.2、操作I/O端口

在驱动成功请求到I/O 端口后，就可以读写这些端口了。大部分硬件会将8位、16位和32位端口区分开，无法像访问内存那样混淆使用。驱动程序必须调用不同的函数来访问不同大小的端口。

如同前面所讲的，仅支持单地址空间的计算机体系通过将I/O端口地址重新映射到内存地址来伪装端口I/O 。为了提高移植性，内核对驱动隐藏了这些细节。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存取I/O端口:

/* inb/outb:读/写字节端口(8位宽)。有些体系将port参数定义为unsigned long；而有些平台则将它定义为unsigned short。inb的返回类型也是依赖体系的 */
unsigned inb(unsigned port);
void outb(unsigned char byte, unsigned port);

/* inw/outw:读/写字端口(16位宽） */
unsigned inw(unsigned port);
void outw(unsigned short word, unsigned port);

/* inl/outl:读/写32位端口。longword也是依赖体系的，有的体系为unsigned long；而有的为unsigned int */
unsigned inl(unsigned port);
void outl(unsigned longword, unsigned port);

从现在开始，当我们使用unsigned 没有进一步指定类型时，表示是一个依赖体系的定义。

注意，没有64位的I/O端口操作函数。即便在64位体系中，端口地址空间使用一个32位(最大)的数据通路。

2.3、从用户空间访问I/O端口

2.2节介绍的函数主要是提供给驱动使用，但它们也可在用户空间使用，至少在PC机上可以。GNU C 库在 <sys/io.h> 中定义它们。如果在用户空间使用这些函数，必须满足下列条件：

1）、程序必须使用-O选项编译来强制扩展内联函数

2）、必须使用ioperm和iopl系统调用(#include <sys/perm.h>) 来获得进行操作I/O端口的权限。ioperm 为获取单个端口的操作许可，iopl 为获取整个I/O空间许可。这2个函数都是x86特有的

3）、程序必须以root来调用ioperm或者iopl，或者其父进程（祖先）必须以root获得的端口操作权限

如果平台不支持ioperm和iopl系统调用，通过使用/dev/prot设备文件，用户空间仍然可以存取I/O 端口。但是要注意的是，这个文件的定义也是依赖平台的。

2.4、字串操作

除了一次传递一个数据的I/O操作，某些处理器实现了一次传递一序列数据（单位可以是字节、字和双字）的特殊指令。这些所谓的字串指令，它们完成任务比一个C语言循环更快。下列宏定义实现字串操作，在某些体系上，它们通过使用单个机器指令实现；但如果目标处理器没有进行字串I/O指令，则通过执行一个紧凑的循环实现。

字串函数的原型是:

/* insb:从I/O端口port读取count个数据(单位字节)到以内存地址addr为开始的内存空间 */
void insb(unsigned port, void *addr, unsigned long count);

/* outsb:将内存地址addr开始的count个数据(单位字节)写到I/O端口port */
void outsb(unsigned port, void *addr, unsigned long count);

/* insw:从I/O端口port读取count个数据(单位字)到以内存地址addr为开始的内存空间 */
void insw(unsigned port, void *addr, unsigned long count);

/* outsw:将内存地址addr开始的count个数据(单位字)写到I/O端口port */
void outsw(unsigned port, void *addr, unsigned long count);

/* insl:从I/O端口port读取count个数据(单位双字)到以内存地址addr为开始的内存空间 */
void insl(unsigned port, void *addr, unsigned long count);
/* outsl:将内存地址addr开始的count个数据(单位双字)写到I/O端口port */
void outsl(unsigned port, void *addr, unsigned long count);