WinRing0 GPIO IO 详解——Windows平台

前言

由于工作的需求，需要做一个工控机的GPIO的输出，也就不可避免的接触到WinRing IO了。基本上要控制这种通用型的GPIO，有两种方式，一种是winRing0,一种就是WinIO了。但由于WinIO需要让系统进行windows签名模式，这就比较烦人了。但关于WinIO我之前也有一个项目设计到了，我也稍微记录了一下，大家如果感兴趣，可以去看看，地址为最新WinIO驱动测试GPIO口。所以，大家比较常用的还是WinRing0的方式。
所谓WinRing0 是一个完全免费开源的组件( BSD License ), 允许windows程序直接对I/O端口进行存取操作。通过使用一种内核模式的设备驱动器和其它几种底层编程技巧，它绕过了Windows系统的保护机制。
注意在使用的时候一定要注意版本：WinRing0 是一个强大的驱动程序，可以直接通过这个驱动读取CPUID，CPU MSR，TSC，IO port，PCI config等硬件信息。在WinRing0_1_3_1b版本之前是一个开源项目，之后就关闭了。而且目前的最新版本WinRing0 2.0.0.20已经阉割掉了全部的写寄存器的功能，之留下了读取CPUID，CPU MSR，TSC的功能。不能不说是一大遗憾。
2.0.0.20版本已经出来八年多了，比较明显的变化就是移除了WinRing0x64.dll，只能编译32位的程序，不然load dll会Fail。WinRing0使用还是比较简单的，只需要在自己的程序里面include OlsDef.h和OlsApiInit.h，然后Call WinRing0.dll里面的函数就好了。
所以，我使用的还是WinRing0-1.3.0的版本，那样我才能去设置对应的寄存器。
注意：我的编程环境是：win10+Qt 5.15+VS2019。编程语言是Qt.

正文

资料的下载

首先，你应该要有一份关于GPIO 关于IO的寄存器的说明，这边我就不便给出了。但基本跟网上差不多，但可能会因为不同厂家，会有不同的文档。其次，就是要下载一下winring0_1.3.0的版本的驱动。CSDN的下载网址，希望有积分的能够支持下。

静态库的调用

有两种调用库的方式，一种是静态库的调用，一种是动态库的调用。我这里使用的是静态库的调用。这边编译的时候，就可以把WinRing0x64.lib这个静态库编译到我的插件里面，发布程序的时候，就不用带着WinRing0x64.lib这个文件了。而你如果是动态调用的时候，发布程序的时候，你就需要带上那个文件了。静态库有好处也有坏处把。好处是发布程序的时候比较方便，不用带那么多个库。坏处是，如果程序一旦更新，与这个静态库相关的代码都得重新编译。
关于Qt调用静态库的方式，我这里就不详解了。网上一大堆，找一下即可。（当你编译程序的时候，出现错误的问题是：无法找到WinRing0x64.lib这个库的话，那么就是你引用这个库的方式或是路径不对，自查一下即可。）

1. 基本操作就是在pro文件上加上：

LIBS        += -L$$PROJECT_LIBDIR_BOARD
LIBS        += -lWinRing0x64

上面的PROJECT_LIBDIR_BOARD是一个WinRing0x64.lib的路径，你可以弄弄绝对路径，或是相对路径，当然，最好还是相对路径。

2. 引入头文件

#include 
#include 
#include "OlsApi.h"

你这个头文件"OlsApi.h"这个也要在pro文件中给出。

INCLUDEPATH += ./lib

这个lib的下面就是这些引用到的头文件。

初始化

WinRing0的初始化很简单，这里演示的是静态库的初始化，动态库的初始化也差不多，可以自己找找。

if (!InitializeOls()) {
        ret = false;
}

简单一句话，就初始化了。
注意，后面在析构函数中，要记得结束这个初始化。

DeinitializeOls();

GPIO寄存器的初始化

1. 首先，初始化Super IO

 		//InitSuperIO
        WriteIoPortByte(0x4e, 0x87);
        WriteIoPortByte(0x4e, 0x01);
        WriteIoPortByte(0x4e, 0x55);
        WriteIoPortByte(0x4e, 0xaa);

网上的很多资料都是0x2e。自己要注意甄别自己的版本是什么。

2. 选择逻辑设备

        //select logic device
        WriteIoPortByte(0x4e, 0x07);
        WriteIoPortByte(0x4f, 0x07);

        WriteIoPortByte(0x4e, 0x2c);
        WriteIoPortByte(0x4f, 0x89);

3. 接下来，就是根据我上面提到的文档，去初始化输入输出了，很简单的。我这里基本是根据4e和4f这两个寄存器去做写寄存器的操作。（网上很多是2e,2f。自己注意甄别自己的机器的型号。）
   我举个写寄存器的例子:

        WriteIoPortByte(0x4e, 0x27);
        Data = ReadIoPortByte(0x4f);
        Data |= BIT7;
        WriteIoPortByte(0x4e, 0x27);
        WriteIoPortByte(0x4f, Data);

这几句话的意思是先将要写入的0x27这个寄存器写入0x4e中，然后，读出4f中的内容。去做对应位的操作。然后，再对0x3f这个寄存器写入Data。这里的第4句其实意义不是很大的。

4. 做完上面操作后，记得退出Super IO的芯片配置

//退出Super IO 芯片配置模式
        WriteIoPortByte(0x4e, 0x02);
        WriteIoPortByte(0x4f, 0x02);

输入的设置

输入的话，就根据厂商给的那个文档，自行读取对应的寄存器的值即可。做个示例：

#define BIT0 0x01
#define BIT1 0x02
#define BIT2 0x04
#define BIT3 0x08
#define BIT4 0x10
#define BIT5 0x20
#define BIT6 0x40
#define BIT7 0x80

#define INBIT0 0xFE
#define INBIT1 0xFD
#define INBIT2 0xFB
#define INBIT3 0xF7
#define INBIT4 0xEF
#define INBIT5 0xDF
#define INBIT6 0xBF
#define INBIT7 0x7F

    Data = ReadIoPortByte(0xA02);
    quint8 n1 = (Data&BIT7)==BIT7?0:0x01;

输出的设置

输出的话，就设置一下对应的位即可。
操作跟上面写寄存器一样，只是寄存器不一样而已。

总结

基本做了上述的操作，你就可以完美解决winring0访问IO的问题，祝一切顺利。有什么问题，可以私聊，但可能没办法及时回复，见谅~ 有关于新的版本更新，以及新的寄存器的更新的话，可以在评论区留言，让遇到这个问题的人能少走一些弯路。觉得有用，给个点赞哦~

参考

参考博客

WinRing0如何使用
[业余知识：PC 硬件监控]使用WinRing0 2.0.0.20读取CPU温度

参考资料

GPIO-TOOL-WIN