Linux系统对IO端口和IO内存的管理

下面具体看一下ioport_map和ioport_umap的源码：

void __iomem *ioport_map(unsigned long port, unsigned int nr)  
{  
    if (port > PIO_MASK)  
        return NULL;  
    return (void __iomem *) (unsigned long) (port + PIO_OFFSET);  
}  
      
void ioport_unmap(void __iomem *addr)  
{  
    /* Nothing to do */  
}

ioport_map仅仅是将port加上PIO_OFFSET(64k)，而ioport_unmap则什么都不做。这样portio的64k空间就被映射到虚拟地址的64k~128k之间，而ioremap返回的虚拟地址则肯定在3G之上。ioport_map函数的目的是试图提供与ioremap一致的虚拟地址空间。分析ioport_map()的源代码可发现，所谓的映射到内存空间行为实际上是给开发人员制造的一个“假象”，并没有映射到内核虚拟地址，仅仅是为了让工程师可使用统一的I/O内存访问接口ioread8/iowrite8(......)访问I/O端口。

最后来看一下ioread8的源码，其实现也就是对虚拟地址进行了判断，以区分IO端口和IO内存，然后分别使用inb/outb和readb/writeb来读写。

unsigned int fastcall ioread8(void __iomem *addr)  
{  
    IO_COND(addr, return inb(port), return readb(addr));  
}  
      
#define VERIFY_PIO(port) BUG_ON((port & ~PIO_MASK) != PIO_OFFSET)  
#define IO_COND(addr, is_pio, is_mmio) do {  
    unsigned long port = (unsigned long __force)addr; 
        if (port < PIO_RESERVED) {  
            VERIFY_PIO(port);  
            port &= PIO_MASK;   
            is_pio;   
        } else {   
            is_mmio;   
        }   
} while (0)  
      
展开：  
unsigned int fastcall ioread8(void __iomem *addr)  
{  
    unsigned long port = (unsigned long __force)addr;  
    if( port < 0x40000UL ) {  
        BUG_ON( (port & ~PIO_MASK) != PIO_OFFSET );  
        port &= PIO_MASK;  
        return inb(port);  
    }else{  
        return readb(addr);  
    }  
}

七、总结

外设IO寄存器地址独立编址的CPU，这时应该称外设IO寄存器为IO端口，访问IO寄存器可通过ioport_map将其映射到虚拟地址空间，但实际上这是给开发人员制造的一个“假象”，并没有映射到内核虚拟地址，仅仅是为了可以使用和IO内存一样的接口访问IO寄存器；也可以直接使用in/out指令访问IO寄存器。

例如：Intel x86平台普通使用了名为内存映射（MMIO）的技术，该技术是PCI规范的一部分，IO设备端口被映射到内存空间，映射后，CPU访问IO端口就如同访 问内存一样。

外设IO寄存器地址统一编址的CPU，这时应该称外设IO寄存器为IO内存，访问IO寄存器可通过ioremap将其映射到虚拟地址空间，然后再使用read/write接口访问。

作者：csdn博客 ce123

（编辑：佛山站长网）

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