linux中的 IO端口映射和IO内存映射
(一)地址的概念
1)物理地址:CPU地址总线传来的地址,由硬件电路控制其具体含义。物理地址中很大一部分是留给内存条中的内存的,但也常被映射到其他存储器上
2)总线地址:总线的地址线或在地址周期上产生的信号。外设使用的是总线地址,CPU使用的是物理地址。
(二)编址方式
1)外设都是通过读写设备上的寄存器来进行的,外设寄存器也称为“I/O端口”,而IO端口有两种编址方式:独立编址和统一编制。
0x8000
0x4800
0x3800
0x3000
0x2000
0x1900
0000-001f
0020-003f
0040-005f
0060-006f
0070-007f
0080-008f
00a0-00bf
00c0-00df
00f0-00ff
0170-0177
……
系统资源
------------------------------------------------------------------------
BIOS
本地APIC
芯片组保留
IO
PCI设备
PCI
PCI设备(可选)
显示帧缓存
TSEG
2)对外设的访问
1、访问I/O内存的流程是:request_mem_region()
然后,我们可以直接通过指针来访问这些地址,但是也可以用Linux内核的一组函数来读写:
ioread8(),
2、访问I/O端口
通过这个函数,可以把port开始的count个连续的IO端口映射为一段“内存空间”,然后就可以在其返回的地址是像访问IO内存一样访问这些IO端口。
Linux将基于IO映射方式的和内存映射方式的IO端口统称为IO区域(IO region)。
IO region仍然是一种IO资源,因此它仍然可以用resource结构类型来描述。
Linux管理IO region:
1) request_region()
把一个给定区间的IO端口分配给一个IO设备。
2) check_region()
检查一个给定区间的IO端口是否空闲,或者其中一些是否已经分配给某个IO设备。
3) release_region()
释放以前分配给一个IO设备的给定区间的IO端口。
Linux中可以通过以下辅助函数来访问IO端口:
inb(),inw(),inl(),outb(),outw(),outl()
“b”“w”“l”分别代表8位,16位,32位。
对IO内存资源的访问
1) request_mem_region()
请求分配指定的IO内存资源。
2) check_mem_region()
检查指定的IO内存资源是否已被占用。
3) release_mem_region()
释放指定的IO内存资源。
其中传给函数的start address参数是内存区的物理地址(以上函数参数表已省略)。
驱动开发人员可以将内存映射方式的IO端口和外设内存统一看作是IO内存资源。
ioremap()用来将IO资源的物理地址映射到内核虚地址空间(3GB - 4GB)中,参数addr是指向内核虚地址的指针。
Linux中可以通过以下辅助函数来访问IO内存资源:
readb(),readw(),readl(),writeb(),writew(),writel()。
Linux在kernel/resource.c文件中定义了全局变量ioport_resource和iomem_resource,来分别描述基于IO映射方式的整个IO端口空间和基于内存映射方式的IO内存资源空间(包括IO端口和外设内存)。
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