io端口

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io端口设备访问流程为

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1 request_region() 1 request_region()

2 ioport_map() 2 in() outb()

3 ioread8() iowrite8() ... 3 release_region()

4 ioport_unmap()

5 release_region()

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映射到内存空间 不映射到内存空间

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先看 request_region

例子

惠普的一个设备

drivers/input/serio/hp_sdc.c

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if (request_region(hp_sdc.data_io, 2, hp_sdc_driver.name))

goto err0;

如果request_region 分配端口成功，返回非空指针。

1. drivers/input/serio/hp_sdc.c
2. -------------------------------------
3. if (request_region(hp_sdc.data_io, 2, hp_sdc_driver.name))
4. goto err0;
5. 如果request_region 分配端口成功，返回非空指针。
6. request_region
7. -------------------------------------
8. ->./include/linux/ioport.h:
9. #define request_region(start,n,name) \
10. __request_region(&ioport_resource, (start), (n), (name), 0)
11. =====================================
12. ioport_resource
13. -------------------------------------
14. -->kernel/resource.c
15. struct resource ioport_resource = {
16. .name = "PCI IO",
17. .start = 0,
18. .end = IO_SPACE_LIMIT,
19. .flags = IORESOURCE_IO,
20. };
21. EXPORT_SYMBOL(ioport_resource);
22. __request_region
23. -------------------------------------
24. -->kernel/resource.c
25. struct resource * __request_region(struct resource *parent,
26. resource_size_t start, resource_size_t n,
27. const char *name, int flags)
28. {
29. struct resource *res = kzalloc(sizeof(*res), GFP_KERNEL);
30. if (!res)return NULL;
31. res->name = name;
32. res->start = start;
33. res->end = start + n - 1;
34. res->flags = IORESOURCE_BUSY;
35. res->flags |= flags;
36. write_lock(&resource_lock);
37. for (;;) {
38. struct resource *conflict;
39. conflict = __request_resource(parent, res);
40. if (!conflict) break; //申请成功
41. if (conflict != parent) {
42. parent = conflict;
43. if (!(conflict->flags & IORESOURCE_BUSY))
44. continue;
45. }
46. /* Uhhuh, that didn‘t work out.. */
47. kfree(res);
48. res = NULL;
49. break;
50. }
51. write_unlock(&resource_lock);
52. return res;
53. }
54. EXPORT_SYMBOL(__request_region);
55. =====================================
56. kzalloc
57. -------------------------------------
58. --->include/linux/slab.h
59. static inline void *kzalloc(size_t size, gfp_t flags)
60. {
61. return kmalloc(size, flags | __GFP_ZERO);
62. }
63. __request_resource
64. -------------------------------------
65. --->kernel/resource.c
66. static struct resource *
67. __request_resource(struct resource *root,
68. struct resource *new)
69. {
70. resource_size_t start = new->start;
71. resource_size_t end = new->end;
72. struct resource *tmp, **p;
73. if (end < start) return root;
74. if (start < root->start) return root;
75. if (end > root->end) return root;
76. p = &root->child;
77. for (;;) {
78. tmp = *p;
79. if (!tmp || tmp->start > end) {
80. new->sibling = tmp;
81. *p = new;
82. new->parent = root;
83. return NULL; //成功
84. }
85. p = &tmp->sibling;
86. if (tmp->end < start) continue;
87. return tmp;
88. }
89. }
90. =====================================

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ioport_resource 小结

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这是一个只有两层的树，第二层横向是个链

下面的图就是这个结构

% child指针

单线 parent指针

== sibling 指针

可以很容易得出如下特点

父节点会把子节点的范围包含

1 S :申请的io口的数量  S(i) > 0

2 s :申请的io的起始地址 0

3 s(i+j) > s(i)

4 j,i=1,2,3, ...

ioport_resource

-------------------------------------

ioport_resource (0,0xffff)

% ↑          ↑          ↑

% /            |            \

↓ /              |             \

(s1,s1+S1)==>   (s2,s2+S2)==>   (s3,s3+S3)==>

到此我们可以判断端口号的范围是 0-0xffff， 那么他和物理地址以及虚拟地址的关系呢？

如果有关系，从申请内存的kzalloc(sizeof(*res), GFP_KERNEL)句考察应该是个好入口。

接下来就是看 kmalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO)了

个人感觉没有多大关系。因为申请的关键性标志为 GFP_KERNEL,这表示申请的是内核常规内存。具体有没有关系，如果有，有什么样的关系，等看了kmalloc再说。

接着应该看

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ioport_map ioport_unmap

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1. lib/iomap.c
2. -------------------------------------
3. #define PIO_OFFSET 0x10000UL //64k
4. #define PIO_MASK 0x0ffffUL
5. #define PIO_RESERVED 0x40000UL //256K
6. #endif
7. void __iomem *ioport_map(unsigned long port, unsigned int nr)
8. {
9. if (port > PIO_MASK)
10. return NULL;
11. return (void __iomem *) (unsigned long) (port + PIO_OFFSET);
12. }
13. void ioport_unmap(void __iomem *addr)
14. {
15. /* Nothing to do */
16. }
17. __iomem
18. -------------------------------------
19. include/linux/compiler.h
20. # define __iomem __attribute__((noderef, address_space(2)))
21. //对iomem地址进行检查
22. -------------------------------------
23. ioport_map ioport_unmap 小结
24. -------------------------------------
25. 从port的范围（0-0xffff） 可以看到，映射的地址是10000-0x1ffff， 即(64k) -> (128k-1)的空间。
26. 还有一个是PIO_RESERVED 40000,是保留的空间。
27. 在搜代码的时候，同时也会在include/asm-generic/io.h文件中出现。而其上方有 #ifndef CONFIG_GENERIC_IOMAP，个人理解是这文件处理的是没有iomap的功能情况。里面的函数大都是空。
28. ==============================================================================
29. ***********************************************************
30. ioread8() iowrite8()
31. ***********************************************************
32. lib/iomap.c
33. -------------------------------------
34. #define PIO_RESERVED 0x40000UL
35. #define PIO_OFFSET 0x10000UL
36. unsigned int ioread8(void __iomem *addr)
37. {
38. IO_COND(addr, return inb(port), return readb(addr));
39. return 0xff;
40. }
41. void iowrite8(u8 val, void __iomem *addr)
42. {
43. IO_COND(addr, outb(val,port), writeb(val, addr));
44. }
45. EXPORT_SYMBOL(ioread8);
46. EXPORT_SYMBOL(iowrite8);
47. #define IO_COND(addr, is_pio, is_mmio) do { \
48. unsigned long port = (unsigned long __force)addr; \
49. if (port >= PIO_RESERVED) { \
50. is_mmio; \
51. } else if (port > PIO_OFFSET) { \
52. port &= PIO_MASK; \
53. is_pio; \
54. } else \
55. bad_io_access(port, #is_pio ); \
56. }     while (0)
57. static void bad_io_access(unsigned long port, const char *access)
58. {
59. static int count = 10;
60. if (count) {
61. count--;
62. WARN(1, KERN_ERR "Bad IO access at port %#lx (%s)\n", port, access);
63. }
64. }
65. WARN
66. -------------------------------------
67. ->include/asm-generic/bug.h
68. #define WARN(condition, format...) ({ \
69. int __ret_warn_on = !!(condition); \
70. unlikely(__ret_warn_on); \
71. })
72. ioread8(addr)意思就是
73. if addr>=256K then readb(addr)
74. else if addr >64K then inb(addr - 64K)
75. else 打印错误
76. 继续追踪 inb 和 readb
77. =====================================
78. include/asm-generic/io.h
79. -------------------------------------
80. #define readb __raw_readb
81. static inline u8 __raw_readb(const volatile void __iomem *addr)
82. {
83. return *(const volatile u8 __force *) addr;
84. }
85. #define writeb __raw_writeb
86. static inline void __raw_writeb(u8 b, volatile void __iomem *addr)
87. {
88. *(volatile u8 __force *) addr = b;
89. }
90. -------------------------------------
91. static inline u8 inb(unsigned long addr)
92. {
93. return readb((volatile void __iomem *) addr);
94. }
95. static inline void outb(u8 b, unsigned long addr)
96. {
97. writeb(b, (volatile void __iomem *) addr);
98. }
99. arch/x86/boot.c
100. -------------------------------------
101. static inline u8 inb(u16 port)
102. {
103. u8 v;
104. asm volatile("inb %1,%0" : "=a" (v) : "dN" (port));
105. return v;
106. }
107. static inline void outb(u8 v, u16 port)
108. {
109. asm volatile("outb %0,%1" : : "a" (v), "dN" (port));
110. }

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小结

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在这里，我做一下个人理解，在io映射过以后，使用的是io.h中的函数，包括inb，outb。

如果没有映射，使用的是boot.c中的函数

inb或outb在不同情况下的值比较

boot.c的port值 小于 64k，

io.h中的port值 介于 64K 和 128k

从boot.c中的inb、outb可以看出，端口号一定和在主板的位置（或者是总线地址有关），有什么关系呢？

是不是和BSP有关，怎么有关的？

到这里，不能算完，待深入？

不过应该确认的是，端口和申请的resource地址无关，resource只是用来记录申请的端口