CPU访问外设
来源:互联网 发布:ubuntu login进不去 编辑:程序博客网 时间:2024/05/01 20:18
CPU本身几乎每一种外设都是通过读写设备上的寄存器来进行操作的。外设寄存器也称为“I/O端口”,通常包括:控制寄存器、状态寄存器和数据寄存器三大类,而且一个外设的寄存器通常被连续地编址。注意,这里的外设是相对于CPU来讲的,比如S3C2440除了ARM920T的内核以外,还在同一块CPU里集成很多模块,这一些模块也称为外设。
CPU对外设IO端口物理地址的编址方式有两种:一种是I/O映射方式(I/O-mapped)称为端口映射,另一种是存储空间映射方式(Memory-mapped),称为内存映射。而具体采用哪一种则取决于CPU的体系结构。
内存映射
有些体系结构的CPU(如,PowerPC、m68k等)通常只实现一个物理地址空间(RAM)。在这种情况下,外设 I/O端口的物理地址就被映射到CPU的单一物理地址空间中,而成为存储空间的一部分。此时,CPU可以象访问一个内存单元那样访问外设I/O端口,而不需要设立专门的外设I/O指令。这就是所谓的“存储空间映射方式”(Memory-mapped)。ARM体系的CPU均采用这一模式.
简而言之,就是内存(一般是SDRAM)与外设寄存器统一编址。
端口映射
而另外一些体系结构的CPU(典型地如X86)则为外设专门实现了一个单独地地址空间,称为“I/O地址空间”或者“I/O端口空间”。这是一个与CPU地RAM物理地址空间不同的地址空间,所有外设的I/O端口均在这一空间中进行编址。CPU通过设立专门的I/O指令(如X86的IN和OUT指令)来访问这一空间中的地址单元(也即 I/O端口)。这就是所谓的“I/O映射方式”(I/O-mapped)。与RAM物理地址空间相比,I/O地址空间通常都比较小,如x86 CPU的I/O空间就只有64KB(0-0xffff)。这是“I/O映射方式”的一个主要缺点。而且必须要专门的汇编语言才能处理.
内存映射模式下,对寄存器的访问就是某一个地址的操作,因此C语言的指针即可完成此操作。这样编程相当方便。
Linux 最早是在在X86运行,对硬件地址采用端口映射,后来又扩展到ARM之类运行.为了简化操作,Linux在所以CPU上都采用I/O端口概念.如果是象ARM这样内存映射.也被模拟成端口.
对于S3C2440/S3C6410这种集成很多外设模块的SOC来说,外设的地址编址分成两种类型。
一种是CPU内部集成的外设,这里物理地址是固定的。这个查CPU的DataSheet即可知道。
另外一种是物理上与CPU分离的IC,如Nor Flash,SDRAM网络控制器,它们通过片选信号来确定自己的物理地址.
还有一类IC的不直接映射到物理空间之上。这一类往往通过相应寄存器来间接控制。不在此讨论之列
软件如何读写外设
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在内存映射模式下。对于外设的访问实际就是对内存地址的访问.在C语言里,即指针操作。为了增加阅读性,往往采用如下的宏定义.
rGPGCON &= ~(0x1);
第3位清洗0
rGPGCON &= ~(0x8);
第n位清0
rGPGCON &= ~(0x1 << n);
第12,13清0
rGPGCON &= ~(0x3 << 12);
第10,15位清0
rGPGCON &= ~((0x1 <<10) | (0x1<<15)); //<--较优
rGPGCON &= ~(0x1 <<10) & ~(0x1<<15);
把第一位取出来
rGBACON & 0x01
把第3位取出来
rGBACON & 0x8
精确知道n位是1,还是0
(rGBACON & (0x1<<n)) == (0x1<<n))
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