Linux内核访问外设I/O资源详解

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"Linux内核访问外设I/O资源的方式主要涉及I/O端口和I/O内存的使用，包括申请、访问和释放等步骤。在Linux驱动程序中，正确地操作这些资源对于设备的控制至关重要。" 在Linux内核中，I/O端口和I/O内存是两种不同的资源，它们用于与硬件设备交互。I/O端口是指位于I/O空间中的寄存器或内存，而I/O内存则是指位于内存空间中的类似资源。I/O寄存器的一个显著特点是具有边际效应，即读取操作可能会导致其内容发生变化，例如某些设备的中断状态寄存器在被读取后会自动清零。在编写Linux驱动程序时，访问I/O资源需要遵循一定的流程： 1. **申请I/O端口**：在正式操作I/O端口之前，必须先通过`request_region`函数向内核申请使用权。这个函数接收三个参数：起始端口号、端口数量以及设备名称。如果申请成功，它会返回一个指向资源结构体的指针，否则返回NULL。申请I/O端口是为了避免多个驱动同时访问同一段端口，造成冲突。 2. **访问I/O端口**：一旦获得I/O端口的使用权，就可以通过特定的函数进行读写操作。对于不同宽度的端口，有不同的访问函数： - `inb(port)`和`outb(byte, port)`：用于8位宽的I/O端口，分别用于读取和写入一个字节数据。 - `inw(port)`和`outw(word, port)`：用于16位宽的I/O端口，分别用于读取和写入一个字节对（16位数据）。这些函数是内核提供的低级接口，直接与硬件进行通信。 3. **释放I/O端口**：当不再需要使用I/O端口时，应通过`release_region`函数释放已申请的资源，确保其他驱动可以使用这些端口。释放资源是驱动程序生命周期中的重要环节，有助于系统资源的有效管理。除了I/O端口，还有I/O内存，它的访问方式通常与普通内存相似，但可能需要额外的映射和同步机制，以确保正确地与硬件交互。在某些情况下，I/O内存可以通过`ioremap`函数映射到虚拟地址空间，然后使用标准的内存访问指令进行读写。在Linux驱动开发中，理解并熟练掌握I/O资源的管理是至关重要的，这关系到驱动程序的稳定性和效率。正确地申请、访问和释放I/O资源，能够保证设备驱动的正常运行，并避免潜在的硬件冲突和数据错误。

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出处

http://blog.csdn.net/woshixingaaa/archive/2011/05/15/6421954.asp

首先介绍一下 I/O 端口和 I/O 内存。

1. I/O 端口：当一个寄存器或内存位于 I/O 空间时，称其为 I/O 端口。

2. I/O 内存：当一个寄存器或内存位于内存空间时，称其为 I/O 内存。

再来看一下 I/O 寄存器和常规内存的区别：I/O 寄存器具有边际效应（side

effect），而内存操作则没有,内存写操作的唯一结果就是在指定位置存贮一个

数值；内存读操作则仅仅是返回指定位置最后一次写入的数值。何为边际效应

呢？就是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。

现在来看一看如何在 Linux 驱动程序中使用 I/O 端口和 I/O 内存。

使用 I/O 端口的步骤：

1. 申请

2. 访问

3. 释放

申请 I/O 端口：

在尚未对这些端口进行申请之前我们是不应该对这些端口进行操作的。内核为

我们提供了一个注册用的接口：

1. #include <linux/ioport.h>

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

这个函数告诉内核，我们要使用起始于 first 的 n 个端口，参数 name 应该是设

备的名称。如果分配成功，则返回非 NULL。如果 request_region 返回 NULL，

那么我们就不能使用这些期望的端口。

访问 I/O 端口：

访问 I/O 端口时，多数硬件都会把 8 位，16 位和 32 位的端口区分开。因此，C

语言程序中必须调用不同的函数来访问大小不同的端口。

1. unsigned inb(unsigned port);

2. void outb(unsigned char byte, unsigned port);

字节（8 位宽度）读写端口。

1. unsigned inw(unsigned port);

2. void outw(unsigned short word, unsigned port);

读写 16 位端口。

Object 1Object 2Object 3Object 4Object 5Object 6Object 7Object 8Object 9Object 10Object 11Object 12Object 13Object 14Object 15Object 16Object 17Object 18

Object 19Object 20

Object 21Object 22Object 23Object 24Object 25Object 27Object 28Object 29Object 30Object 31Object 32Object 33Object 34Object 35

Object 37Object 38Object 39Object 40Object 41Object 42Object 43

Object 44Object 45

Object 46

Object 47

Object 48

Object 49Object 53

Object 55Object 56Object 57Object 58Object 59

Object 60Object 61Object 62Object 63Object 64Object 65Object 66

Object 67

Object 68

Object 69Object 70Object 71Object 72Object 73Object 74Object 75Object 76Object 77Object 78Object 79Object 80Object 81Object 82Object 83Object 84Object 85Object 86Object 87Object 88Object 89Object 90Object 91Object 92Object 93Object 94Object 95

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