linux下的硬件访问方法

1、 寄存器与内存

       寄存器与内存的区别在哪里呢?

       寄存器和RAM 的主要不同在于寄存器操作有副作用（side effect或边际效果）: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。

2、 内存与I/O

       在X86处理器中存在I/O空间的概念，I/O空间是相对内存空间而言的，他们是彼此独立的地址空间，在32位的x86系统中，I/O空间大小为64K，内存空间大小为4G。

3、 IO/内存空间

       X86：支持内存空间、IO空间

       ARM：只支持内存空间

       MIPS：只支持内存空间

       PowerPC：只支持内存空间

4、 IO端口与IO内存

       IO端口:当一个寄存器或内存位于IO空间时，称其为IO端口。

       IO内存:当一个寄存器或内存位于内存空间时，称其为IO内存。

5、 操作I/O端口

       对I/O端口的操作需按如下步骤完成:

       1）申请

       2）访问

       3）释放

       1）申请I/O端口

       内核提供了一套函数来允许驱动申请它需要的I/O端口，其中核心的函数是:

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

       这个函数告诉内核，你要使用从first 开始的n个端口，name参数是设备的名字。如果申请成功，返回非NULL，申请失败，返回NULL。

       系统中端口的分配情况记录在/proc/ioports中(展示)。如果不能分配需要的端口，可以来这里查看谁在使用。

       2）访问I/O端口

       I/O端口可分为8-位, 16-位, 和32-位端口。Linux内核头文件(体系依赖的头文件) 定义了下列内联函数来访问I/O 端口:

unsigned inb(unsigned port) 读字节端口( 8 位宽)

void outb(unsigned char byte, unsigned port) 写字节端口( 8 位宽)。

unsigned inw(unsigned port)

void outw(unsigned short word, unsigned port)存取16-位端口。

unsigned inl(unsigned port)

void outl(unsigned longword, unsigned port)存取32-位端口。

       3）释放I/O端口

       当用完一组I/O 端口(通常在驱动卸载时)，应使用如下函数把它们返还给系统:

       void release_region(unsigned long start, unsigned long n)

6、 操作I/O内存

       对I/O内存的操作需按如下步骤完成:

       1）申请

       2）映射

       3）访问

       4）释放

       1）申请I/O内存

       内核提供了一套函数来允许驱动申请它需要的I/O内存，其中核心的函数是:

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

       这个函数申请一个从start 开始,长度为len 字节的内存区。如果成功,返回非NULL；否则返回NULL，所有已经在使用的I/O内存在/proc/iomem中列出。

       2）映射I/O内存

       在访问I/O内存之前, 必须进行物理地址到虚拟地址的映射，ioremap 函数具有此功能:

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

       3）访问I/O内存

       访问I/O 内存的正确方法是通过一系列内核提供的函数:

       从I/O 内存读, 使用下列之一:

unsigned ioread8(void *addr)

unsigned ioread16(void *addr)

unsigned ioread32(void *addr)

       写I/O 内存, 使用下列之一:

void iowrite8(u8 value, void *addr)

void iowrite16(u16 value, void *addr)

void iowrite32(u32 value, void *addr)

      访问I/O内存

老版本的I/O 内存访问函数:

从I/O 内存读, 使用下列之一:

unsigned readb(address)

unsigned readw(address)

unsigned readl(address)

      写I/O 内存, 使用下列之一:

unsigned writeb(unsigned value, address)

unsigned writew(unsigned value, address)

unsigned writel(unsigned value, address)

7、 释放I/O内存

       I/O内存不再需要使用时应当释放,步骤如下:

      1）void iounmap(void * addr)

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

8、 混杂字符设备
      在Linux系统中,存在一类字符设备,它们共享一个主设备号(10),但次设备号不同,我们称这类设备为混杂设备
(miscdevice)。所有的混杂设备形成一个链表,对设备访问时内核根据次设备号查找到相应的miscdevice设备。
      1）混杂字符设备设备描述
      Linux内核使用struct miscdevice来描述一个混杂设备。

struct miscdevice {
int minor; /* 次设备号*/
const char *name; /* 设备名*/
const struct file_operations *fops; /*文件操作*/
struct list_head list;
struct device *parent;
struct device *this_device;
};

      2）设备注册
      Linux内核使用misc_register函数来注册一个混杂设备驱动。
      int misc_register(struct miscdevice * misc)