什么是I/O内存？

什么是IO内存

I/O内存也称为Memory-Mapped I/O(MMIO), 它是指一种编址方式，不同cpu平台使用的编址方式不同，一种是“IO内存”方式，也叫统一编址方式，是指内存和外设的地址是在同一个地址空间上的，比如我们常见的ARM、MIPS等平台；还有另外一种叫独立编址方式，是指内存的地址空间和外设的地址空间是分开的，比如x86平台。

Linux I/O内存 API

(1) IO内存申请

要使用某个外设前，要申请其所对应的IO内存，表明驱动要访问这块区域。

//申请IO内存
/*
start: 该IO的地址相当与物理地址
n: 申请IO数量，必须是start起始地址连续 len个字节
nane: 设备名称或者IO端口名称，用以标记该端口被谁使用
*/
#define request_mem_region(start,n,name) \
    __request_region(&iomem_resource, (start), (n), (name), 0)
    
#define devm_request_mem_region(dev,start,n,name) \
  __devm_request_region(dev, &iomem_resource, (start), (n), (name))
     
//释放IO内存
#define release_mem_region(start,n)  \
    __release_region(&iomem_resource, (start), (n)) 

#define devm_release_mem_region(dev, start, n) \
  __devm_release_region(dev, &iomem_resource, (start), (n))
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(2)IO内存访问

在内核中访问IO内存(通常是芯片内部的各个I2C，SPI, USB等控制器的寄存器或者外部内存总线上的设备)之前，需首先使用ioremap()函数将设备所处的物理地址映射到虚拟地址上。

//将物理地址映射为虚拟地址
void __iomem *ioremap(unsigned long phys_addr, unsigned long size)
void __iomem *devm_ioremap(struct device *dev, resource_size_t offset,
         unsigned long size)
      
//申请IO内存并进行重映射(将物理地址映射为虚拟地址)
//它对devm_request_mem_region()和devm_ioremap()进行了封装，内部会调用这两个函数  
void __iomem *devm_ioremap_resource(struct device *dev, struct resource *res)

//对设备内存映射的虚拟地址进行读写
//读8bit , 16bit, 32bit
#define readb(c)         ({ u8  __v = readb_relaxed(c); __iormb(); __v; })
#define readw(c)         ({ u16__v = readw_relaxed(c); __iormb(); __v; })
#define readl(c)        ({ u32 __v = readl_relaxed(c); __iormb(); __v; })
//写8bit , 16bit, 32bit
#define writeb(v,c)         ({ __iowmb(); writeb_relaxed(v,c); })
#define writew(v,c)         ({ __iowmb(); writew_relaxed(v,c); })
#define writel(v,c)         ({ __iowmb(); writel_relaxed(v,c); })
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驱动访问IO内存流程

1）调用request_mem_region()申请I/O内存资源。

2）将设备寄存器的物理地址通过ioremap()映射到内核空间的虚拟地址。

3）通过readb/writeb等接口访问设备的寄存器。

4）访问完成后，调用iounmap()函数对ioremap()映射的虚拟地址解除映射，并调用release_mem_region()函数释放申请的I/O内存资源。

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