与硬件通信（第九章 ）

1、I/O端口和I/O内存

     I/O寄存器和常规内存

     Linux提供了4个宏来解决由编译器和硬件重新排序引起的问题：

     #include <linux/kernel.h>

     void barrier(void);

     #include <asm/system.h>

     void rmb(void);

     void read_barrier_depends(void);

     void wmb(void);

     void mb(void);

     针对smp系统的，仅在内核针对smp系统时有效，在单处理器系统上，会被扩展为简单的调用：

     void smp_rmb(void);

     void smp_read_depends(void);

     void smp_wmb(void);

     void smp_mb(void);

     某些体系架构上，允许把赋值语句和内存屏障进行结合以提高效率。内核提供了执行这种合并的宏，默认情况下，这些宏的定义如下：

     #define set_mb(var, value) do {var = value; mb()}   while  0

     #define set_wmb(var, value) do {var = value; wmb()}   while  0

     #define set_rmb(var, value) do {var = value; rmb()}   while  0

2、使用I/O端口：

（1）I/O端口分配：

     #include <linux/ioport.h>

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

     将端口返还给系统：

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

     检查给定的I/O端口是否可用：

     int check_region(unsigned long first, unsigned long n);

（2）操作I/O端口：

     定义在<asm/io.h>中的一些访问I/O的内联函数：

     unsigned inb(unsigned port);

     void outb(unsigned char byte, unsigned port);

     unsigned inw(unsigned port);

     void outw(unsigned short word, unsigned port);

     unsigned inl(unsigned port);

     void outl(unsigned long word, unsigned port);

（3）串操作

     串I/O函数的原型如下：

     1）从内存地址addr开始连续读/写count数目的字节，只对单一端口port读取或写入数据。

     void insb(unsigned port, void *addr, unsigned long count);

     void outsb(unsigned port, void *addr, unsigned long count);

     2）对一个16位的端口读写数据：

     void insw(unsigned port, void *addr, unsigned long count);

     void outsw(unsigned port, void *addr, unsigned long count);

     3）对一个32位的端口读写数据：0

     void insl(unsigned port, void *addr, unsigned long count);

     void outsl(unsigned port, void *addr, unsigned long count);

3、I/O内存分配和映射

（1）分配内存区域函数接口：

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

（2）释放已分配的内存区域：

     void release_mem_region(unsigned long start, unsigned long len);

（3）检查给定的区域是否可用：

     int check_mem_region(unsigned long start, unsigned long len);//老函数，不安全，不建议使用

分配完内存后我们必须首先建立映射，映射的建立由ioremap函数来完成。

     #include <asm/io.h>

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

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

     void iounmap(void *addr);

4、访问I/O内存

（1）要从I/O内存中读取数据，使用下面的函数之一：

     unsigned int ioread8(void *addr);

     unsigned int ioread16(void *addr);

     unsigned int ioread32(void *addr);

注：addr是从ioremap获得的地址。

（2）用于写入I/O内存的函数：

     void iowrite8(u8 value, void *addr);

     void iowrite16(u16 value, void *addr);

     void iowrite32(u32 value, void *addr);

（3）如果在给定的I/O内存地址处读/写一系列的值，则可以使用上述函数的重复版本：

     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, const void *buf, unsigned long count);

（4）上面给出的函数均在给定的addr处执行所有的I/O操作，如果我们在一块I/O内存上执行则使用下面的函数之一：

     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);

5、像I/O内存一样使用端口

     将端口映射到内存上：

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

     当不需要要这种映射时，可调用下面的函数来撤销：

     void ioport_unmap(void *addr);