一、I/O端口和I/O内存
每种外设都通过读写寄存器进行控制。大部分外设都有几个寄存器，不管是在内村地址空间还是在I/O地址空间，这些寄存器的访问地址都是连续的。
在硬件层，内存区域和I/O区域没有区别：都是地址总线和控制总线发送电平信号进行访问，再通过数据总线读写数据
I/O寄存器和常规内存
I/O寄存器
- 需要注意CPU编译时不恰当的优化而改变预期I/O动作。
- 具有边际效应，提高速度有极限
- 对I/O操作来说优化可能造成致命的错误，收到边际效应影响
常规内存
- 内存没有边际效应，写操作读操作的访问速度对CPU性能至关重要，需要多种方法优化。
- 对于内存操作的优化，过程是透明的，效果良好
5个宏来解决所有可能的排序问题：
#include <linux/kernel.h> void barrier(void)这个函数通知编译器插入一个内存屏障，但对硬件没有影响 #include <asm/system.h> void rmb(void); void read_barrier_depends(void); void wmb(void); void mb(void); 这些函数在已编译的指令流中插入硬件内存屏障 void smp_rmb(void); void smp_read_barrier_depends(void); void smp_wmb(void); void smp_mb(void); 上述屏障宏版本也插入硬件屏障，但仅仅在内核针对SMP系统编译时有效
设备驱动程序中使用内存屏障的典型形式如下：
writel(dev->registers.addr, io_destination_address); writel(dev->registers.size, io_size); writel(dev->registers.operation, DEV_READ); wmb(); writel(dev->registers.control, DEV_GO);
允许赋值语句和内存屏障合并使用的宏：
#define set_mb(var, value) do { var = value; mb();} while 0 #define set_wmb(var, value) do { var = value; wmb();} while 0 #define set_rmb(var, value) do { var = value; rmb(); } while 0 #include <asm/system.h>
二、使用I/O端口
I/O端口分配
一个注册用的接口，允许驱动程序声明自己需要操作的端口。核心函数request_region;
#include <linux/ioport.h> struct resource *request_region(unsigned long first, unsigned long n, const char *name); first：要使用起始于firt的n个端口 name：设备名称 返回值：成功非NULL，失败NULL
所有端口分配可以从/proc/ioports中得到，还可以通过/proc得知那些驱动程序分配了端口
void release_region(unsigned long start, unsigned long n);
允许驱动程序检查给定I/O集是否可用：
int check_region(unsigned long first, usnigned long n); 它的返回值不能确保分配能否成功，主要还是需要requset_region
操作IO端口
多数硬件会把8Wie、16位和32位的端口区分开来
为了方便移植，I/O端口地址寄存器重映射到内存地址来伪装开端口I/O，头文件<asm/io.h>中有如下内联函数
unsigned inb(unsigned port); void outb(unsigned char byte, unsigned port); 字节（8位宽度）读写端口 unsigned inw(unsigned port); void outw(unsigned short word, unsigned port); 用于访问16位端口（字宽度） unsigned inl(unsigned port); void outl(unsigned longword, unsigned port); 用于访问32位端口
在用户空间使用端口
如果要在用户空间使用inb及其相关函数，必须满足下面这些条件：
- 编译该程序时必须带-O选项强制内联函数展开
- 必须用ioperm或iopl系统调用来获取对端口进行I/O操作的权限，
- 必须以root身份运行该程序才能调用ioperm
串操作
函数原型如下：
void insb(unsigned port, void *addr, unsigned long count); void outsb(unsigned port, void *addr, unsigned long count); 从内存地址addr开始连续读/写count数目的字节，只对单一端口port读取或写入 void insw(unsigned port, void *addr, unsigned long count); void outsw(unsigned port, void *addr, unsigned long count); 对一个16位端口读/写16位数据 void insl(unsigned port, void *addr, unsigned long count); void outsl(unsigned port, void *addr, unsigned long count); 对一个32位端口读/写32位数据
三、I/O端口示例
并口简介
并口的最小配置由3个8位端口组成。略过吧，没意思
四、使用I/O内存
除了x86升普遍使用的I/O端口之外，和设备通信的另一种主要机制是通过使用映射。
不管访问I/O内存时是否需要调用ioremap，都不鼓励直接使用指向I/O内存的指针。
I/O内存分配和映射
使用前，必须首先分配I/O内存区域，用于分配内存区域的接口在<linux/ioport.h>中定义：
struct resource *request_mem_region(unsigned long start, unsigned long len, char *name); 从start开始分配len字节长的内存区域。 成功：非NULL指针，失败：NULL值 /* 不再使用已分配的内存区域，释放 */ void release_mem_region(unsigned long start, usngined long len); /* 下面是用来检查给定I/O内存区域是否可用的老函数 */ int check_mem_region(unsigned long start, usngined long len);
分配I/O内存并不是访问这些内存之前需要完成的唯一步骤，我们还必须确保I/O内存对内核而言可访问。
必须首先建立映射，映射建立由ioremap函数完成。
一旦调用ioremap之后，设备驱动程序即可访问任意的I/O内存地址了
根据以下定义调用ioremap函数：
#include <asm/io.h> void *ioremap(unsigned long phys_addr, unsigned long size); void *ioremap_nocache(unsigned long phys_addr, unsigned long size); void iounmap(void *addr);
访问I/O内存
可以将ioremap返回值直接当作指针使用。但是不具有可移植性。正确方法是通过一组专用于此目的的函数<asm/io.h>中定义
/* 要从I/O内存中读取，可使用下面函数之一 */ unsigned int ioread8(void *addr); unsigned int ioread16(void *addr); unsigned int ioread32(void *addr); addr：应该从ioreamp获得的地址， /* 返回值是从给定I/O内存读取到的值 */
还有一组用于写入I/O内存的类似函数集如下：
void iowrite8(u8 value, void *addr); void iowrite16(u16 value, void *addr); void iowrite32(u32 value ,void *addr);
如果必须在给定I/O内存地址处读/写一系列的值，可使用上述函数的重复版本：
void ioread8_rep(void *addr, void *buf, unsigned long count); void ioread16_rep(void *addr, void *buf, unsigned long count); void ioread32_rep(void *addr, void *buf, unsigned long count); void iowrite8_rep(void *addr, const void *buf, unsigned long count); void iowrite16_rep(void *addr, const void *buf, unsigned long count); void iowrite32_rep(void *addr, const void *buf, unsigned long count); /* 从给定的buf向给定的addr读取或写入count个值。注意，count以被写入的数据大小为单位表示 */
上面的函数需要给定的addr处执行所有I/O操作。如果我们要在一块I/O内存上执行操作：
void memset_io(void *addr, u8 value, unsigned int count); void memcpy_fromio(void *dest, void *source, unsigned int count); void memcpy_toio(void *dest, void *source, unsigned int count);
还有一些老的I/O函数，安全性较差，如下：
unsigned reeadb(address); unsigned readw(address); unsgined readl(address); /* 用来从I/O内存检索8位、16位和32位的数据 */ void writeb(unsigned value, address); void writew(unsigned value, address); void writel(unsgined value, address);
像I/O内存一样使用端口
为了让处理这类硬件驱动更加易于编写，2.6引入了ioport_map函数：
void *ioport_map(unsigned long port, unsigned int count);
当不再需要这种映射时，调用撤销函数：
void ioport_unmap(void *addr);