Linux 驅動程式的 I/O, #2: I/O 存取相關函數

jollen 發表於 December 20, 2006 10:57 PM

I/O 存取相關函數

要提到「I/O 處理」當然要整理 Linux 提供的相關函數，以下分 3 大類來整理：

1. I/O port
2. I/O memory
3. PCI configuration space
4. ioremap

I/O Port

以下是 Linux 提供最原始的 I/O port 存取函數：

˙ unsigned inb(unsigned port);
˙ unsigned inw(unsigned port);
˙ unsigned inl(unsigned port);
˙ void outb(unsigned char byte, unsigned port);
˙ void outw(unsigned short word, unsigned port);
˙ void outl(unsigned long word, unsigned port);

I/O Memory

以下是 Linux 提供最原始的 I/O memory 存取函數：

˙ unsigned readb(unsigned port);
˙ unsigned readw(unsigned port);
˙ unsigned readl(unsigned port);
˙ void writeb(unsigned char byte, unsigned port);
˙ void writew(unsigned short word, unsigned port);
˙ void writel(unsigned long word, unsigned port);

對於 I/O memory 的操作，Linux 也提供 memory copy 系列函數如下：

˙ memset_io(address, value, count);
˙ memcpy_fromio(dest, source, num);
˙ memcpy_toio(dest, source, num);

以上在「Linux 驅動程式觀念解析, #6: 依流程來實作 -- Physical Device Driver」介紹過一次，並且也搭配了一個簡單範例做說明，您可參考該文。

PCI Configuration Space

Linux 也提供讀寫 PCI configuration space（PCI BIOS）的函數：

˙ int pci_read_config_byte(struct pci_dev *dev, int where, u8 *val);
˙ int pci_read_config_word(struct pci_dev *dev, int where, u16 *val);
˙ int pci_read_config_dword(struct pci_dev *dev, int where, u32 *val);
˙ int pci_write_config_byte(struct pci_dev *dev, int where, u8 val);
˙ int pci_write_config_word(struct pci_dev *dev, int where, u16 val);
˙ int pci_write_config_dword(struct pci_dev *dev, int where, u32 val);

有些朋友可能看過開頭是 pcibios_* 的函數版本，「不過這是舊的函數，請勿再使用」。

ioremap()

這個 API 就重要到不行了，任何時候，Linux device driver 都「不能直接存取 physical address」。所以，「使用以上的 I/O 相關函數時，只能傳 virtual address，不能傳入 physical address」，ioremap() 就是用來將 physical address 對應到 virtual address 的 API。

小結

對於 I/O 函數的使用，應該在「深諳」Linux驅動程式架構與Linux作業系統原理的情況下使用，「單純的 kernel module + IO APIs」並不叫做 Linux 驅動程式，再更進一步的「kernel module + read/write/ioctl + IO APIs」也只是小聰明（編註），還是稱不上 Linux「驅動程式」。建構在作業系統裡的驅動程式，90% 都是在實作良好的機制與行為，因此「OS 原理與機制的研究」，才是正確的思考方向。與大家分享自己的心得，希望對您的學習有幫助。

編註：這是 Linux device driver 的「開始」但不是全部，也只是冰山一角。但是許多教育訓練機構的課程卻是以此為做為規劃方向，並不是很妥當。

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2006.12.22: Linux 驅動程式的 I/O, #1: 基本概念

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