## 9.3.?一個 I/O 端口例子

我們用來展示一個設(shè)備驅(qū)動內(nèi)的端口 I/O 的例子代碼, 操作通用的數(shù)字 I/O 端口; 這樣的端口在大部分計算機系統(tǒng)中找到.

一個數(shù)字 I/O 端口, 在它的大部分的普通的化身中, 是一個字節(jié)寬的 I/O 位置, 或者內(nèi)存映射的或者端口映射的. 當你寫一個值到一個輸出位置, 在輸出管腳上見到的電信號根據(jù)寫入的單個位而改變. 當你從一個輸入位置讀取一個值, 輸入管腳上所見的當前邏輯電平作為單個位的值被返回.

這樣的 I/O 端口的實際實現(xiàn)和軟件接口各個系統(tǒng)不同. 大部分時間, I/O 管腳由 2 個 I/O 位置控制: 一個允許選擇使用那些位作為輸入, 哪些位作為輸出, 以及一個可以實際讀或?qū)戇壿嬰娖降? 有時, 但是, 事情可能更簡單, 并且這些位是硬連線為輸入或輸出(但是, 在這個情況下, 它們不再是所謂的"通用 I/O"); 在所有個人計算機上出現(xiàn)的并口是這樣一個非通用 I/O 端口. 任一方式, I/O 管腳對我們馬上介紹的例子代碼是可用的.

### 9.3.1.?并口縱覽

因為我們期望大部分讀者以所謂的"個人計算機"的形式使用一個 x86 平臺, 我們覺得值得解釋一下 PC 并口如何設(shè)計的. 并口是在個人計算機上運行數(shù)字 I/O 例子代碼的外設(shè)接口選擇. 盡管大部分讀者可能有并口規(guī)范用, 為你的方便, 我們在這里總結(jié)一下它們.

并口, 在它的最小配置中 ( 我們?yōu)g覽一下 ECP 和 EPP 模式) 由 3 個 8-位端口組成. PC 標準在 0x378 開始第一個并口的 I/O 端口并且第 2 個在 0x278. 第一個端口是一個雙向數(shù)據(jù)寄存器; 它直接連接到物理連接器的管腳 2 - 9. 第 2 個端口是一個只讀狀態(tài)寄存器; 當并口為打印機使用, 這個寄存器報告打印機狀態(tài)的幾個方面, 例如正在線, 缺紙, 或者忙. 第 3 個端口是一個只出控制寄存器, 它, 在其他東西中, 控制是否中斷使能.

并口通訊中使用的信號電平是標準的 TTL 電平: 0 和 5 伏特, 邏輯門限在大概 1.2 伏特. 你可依靠端口至少符合標準 TTL LS 電流規(guī)格, 盡管大部分現(xiàn)代并口在電流和電壓額定值都工作的好.

并口連接器和計算機內(nèi)部電路不隔離, 當你想直接連接邏輯門到這個端口是有用的. 但是你不得不小心地正確連接線; 并口電路當你使用你自己的定制電路時容易損壞, 除非你給你的電路增加絕緣. 你可以選擇使用插座并口如果你害怕會損壞你的主板.

位的規(guī)范在圖 [并口的管腳](# "圖?9.1.?并口的管腳") 中概述. 你可以存取 12 個輸出位和 5 個輸入位, 有些是在它們地信號路徑上邏輯地翻轉(zhuǎn)了. 唯一的沒有關(guān)聯(lián)信號管腳的位是端口 2 的位 4 (0x10), 它使能來自并口的中斷. 我們使用這個位作為我們的在第 10 章中的中斷處理的實現(xiàn)的一部分.

**圖?9.1.?并口的管腳**


### 9.3.2.?一個例子驅(qū)動

我們介紹的驅(qū)動稱為 short (Simple Hardware Operations and Raw Tests). 所有它做的是讀和寫幾個 8-位 端口, 從你在加載時選擇的開始. 缺省地, 它使用分配給 PC 并口的端口范圍. 每個設(shè)備節(jié)點(有一個獨特的次編號)存取一個不同的端口. short 驅(qū)動不做任何有用的事情; 它只是隔離來作為操作端口的單個指令給外部使用. 如果你習慣端口 I/O, 你可以使用 short 來熟悉它; 你能夠測量它花費來通過端口傳送數(shù)據(jù)的時間或者其他游戲的時間.

為 short 在你的系統(tǒng)上運行, 必須有存取底層硬件設(shè)備的自由(缺省地, 并口); 因此, 不能有其他驅(qū)動已經(jīng)分配了它. 大部分現(xiàn)代發(fā)布設(shè)置并口驅(qū)動作為只在需要時加載的模塊, 因此對 I/O 地址的競爭常常不是個問題. 如果, 但是, 你從 short 得到一個"無法獲得 I/O 地址" 錯誤(在控制臺上或者在系統(tǒng) log 文件), 一些其他的驅(qū)動可能已經(jīng)獲得這個端口. 一個快速瀏覽 /proc/ioports 常常告訴你哪個驅(qū)動在搗亂. 同樣的告誡應(yīng)用于另外 I/O 設(shè)備如果你沒有在使用并口.

從現(xiàn)在開始, 我們只是用"并口"來簡化討論. 但是, 你能夠設(shè)置基本的模塊參數(shù)在加載時來重定向 short 到其他 I/O 設(shè)備. 這個特性允許例子代碼在任何 Linux 平臺上運行, 這里你對一個數(shù)字 I/O 接口有權(quán)限通過 outb 和 inb 存取( 盡管實際的硬件是內(nèi)存映射的, 除 x86 外的所有平臺). 后面, 在"使用 I/O 內(nèi)存"的一節(jié), 我們展示 short 如何用來使用通用的內(nèi)存映射數(shù)字 I/O.

為觀察在并口上發(fā)生了什么以及如果你有使用硬件的愛好, 你可以焊接盡管 LED 到輸出管腳. 每個 LED 應(yīng)當串連一個 1-K 電阻導向一個地引腳(除非, 當然, 你的 LED 有內(nèi)嵌的電阻). 如果你連接一個輸出引腳到一個輸入管腳, 你會產(chǎn)生你自己的輸入能夠從輸入端口讀到.

注意, 你無法只連接一個打印機到并口并且看到數(shù)據(jù)發(fā)向 short. 這個驅(qū)動實現(xiàn)簡單的對 I/O 端口的存取, 并且沒有進行與打印機需要的來操作數(shù)據(jù)的握手; 在下一章, 我們展示了一個例子驅(qū)動(稱為 shortprint ), 它能夠驅(qū)動并口打印機; 這個驅(qū)動使用中斷, 但是, 因此我們還是不能到這一點.

如果你要查看并口數(shù)據(jù)通過焊接 LED 到一個 D-型 連接器, 我們建議你不要使用管腳 9 和管腳 10, 因為我們之后連接它們在一起來運行第 10 章展示的例子代碼.

只考慮到 short, /dev/short0 寫到和讀自位于 I/O 基地址的 8-bit 端口( 0x378, 除非在加載時間改變). /dev/short1 寫到位于基址 + 1 的 8-位, 等等直到基址 + 7.

/dev/short0 進行的實際輸出操作是基于使用 outb 的一個緊湊循環(huán). 一個內(nèi)存屏障指令用來保證輸出操作實際發(fā)生并且不被優(yōu)化掉:

~~~

while (count--) {

outb(*(ptr++), port);

wmb();

}

~~~

你可以運行下列命令來點亮你的 LED:

~~~

echo -n "any string" > /dev/short0

~~~

每個 LED 監(jiān)視一個單個的輸出端口位. 記住只有最后寫入的字符, 保持穩(wěn)定在輸出管腳上足夠長時間你的眼睛能感覺到. 因此, 我們建議你阻止自動插入一個結(jié)尾新行, 通過傳遞一個 -n 選項給 echo.

讀是通過一個類似的函數(shù), 圍繞 inb 而不是 outb 建立的. 為了從并口讀"有意義的"值, 你需要某個硬件連接到連接器的輸入管腳來產(chǎn)生信號. 如果沒有信號, 你會讀到一個相同字節(jié)的無結(jié)尾的流. 如果你選擇從一個輸出端口讀取, 你極可能得到寫到端口的最后的值(這適用于并口和普通使用的其他數(shù)字 I/O 電路). 因此, 那些不喜歡拿出他們的烙鐵的人可以讀取當前的輸出值在端口 0x378, 通過運行這樣一個命令:

~~~

dd if=/dev/short0 bs=1 count=1 | od -t x1

~~~

為演示所有 I/O 指令的使用, 每個 short 設(shè)備有 3 個變形: /dev/short0 進行剛剛展示的循環(huán), /dev/short0p 使用 outb_p 和 inb_p 代替"快速"函數(shù), 并且 /dev/short0s 使用字串指令. 有 8 個這樣的設(shè)備, 從 short0 到 short7. 盡管 PC 并口只有 3 個端口, 你可能需要它們更多如果使用不同的 I/O 設(shè)備來運行你的測試.

short 驅(qū)動進行一個非常少的硬件控制, 但是足夠來展示如何使用 I/O 端口指令. 感興趣的讀者可能想看看 parpor 和 parport_pc 模塊的源碼, 來知道這個設(shè)備在真實生活中能有多復雜來支持一系列并口上的設(shè)備(打印機, 磁帶備份, 網(wǎng)絡(luò)接口)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的linux标准i o实例,9.3. 一个 I/O 端口例子的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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