上编写Linux网络设备驱动( 二 ) _设备

注：本小节摘自Alan Cox的《Bus-》
Linux提供了一个API集（下文称为［设备操作API］），抽象所有总线和设备的I/O操作，使设备驱动程序的编写独立于总线类型。
4.1 内存映射的I/O
最广泛支持的I/O的操作是［内存映射I/O］。［内存映射I/O］是指，部分的CPU地址空间被解释为访问设备，而不是访问内存。一些体系结构为［内存映射I/O］的设备定义了固定的地址，但大多数体系提供了检测设备地址的方法。PCI总线是很好的例子。本文不教你如何获得一个设备地址，假设你已经知道设备地址。
物理地址是 long类型，你不能直接使用这些地址。你应该调用，来获得一个适合（传递给下面函数）的虚拟地址。当你使用完的设备（比如模块卸载），必须调用以返还虚拟地址给内核。
4.2 访问设备
在Linux提供［设备操作API］中，驱动程序最常用的接口是访问的设备寄存器的读和写函数。Linux提供了读取和写入8位，16位，32位和64位量的函数，分别为 byte, word, long, 和 quad，函数命名readb，readw，readl，readq，，，和。
有些设备（如帧缓冲）更倾向一次内发起超过8个字节的传输。对于这些设备，可使用，和功能。不要使用或对I/O地址操作，因为它们不能保证［按顺序］复制数据。
［设备操作API］中的读写函数是假设严格［按照源码字面顺序］执行的，编译器不能对它进行乱序优化。如果希望设备读写有一定的优化，可使用原始的函数（等原始无抽象的函数）。但是要非常小心，要在适当的地方插入内存屏障指令——rmb()/wmb() 。
4.3 独立端口IO
另外一种常用的IO操作是［独立端口IO］。端口IO的地址是独立于内存地址空间的，端口IO的访问速度不如内存映射I/O，地址空间也小很多。不过，不像内存映射I/O，访问端口IO的设备相对直观，不需要考虑以上提到的一些问题。
【上编写Linux网络设备驱动】［设备操作API］中提供了访问端口IO的函数，分别操作字节（byte）、双字（word）和四字（long）：inb, inw, inl, outb, outw 和 outl 。
以上函数还有提供给慢速设备的变种：后加一“_p”；还有类似功能的ins 和 outs 。
5.理解PCI配置空间
是一支PCI接口设备，PCI是一种通用的扩展总线，而非与CPU体系相关的本地总线（local bus），从而CPU不能直接对寻址访问，必须经PCI总线控制器转译。PCI总线设计实现的核心是PCI总线控制器（有的地方译为PIC主桥，PCI Host ），它将整个系统划分两个数字通信域，两个域独立编址。一个是原来CPU与内存和设备通信的［CPU域］，一个是PCI总线控制器的（因它本身就是一CPU），这里称为［PCI总线域］。为了跨越两域通信，系统将CPU域划出一个“”——将CPU部分寻址空间划给PCI总线用。PCI总线控制器对这部分地址进行管理，实现即插即用等一些现代总线功能。而所谓的［配置空间］只是配合PCI总线控制器实现地址管理提供必要的状态信息[注] 。
注：个人觉得［配置空间］用“空间”一词欠佳，容易混淆其它地址空间概念，增加理解PCI总线原理的难度。
［配置空间］是每支PCI设备（包括PCI桥）集成一集寄存器，［配置空间］是面向PCI总线控制器而言的，此空间的基地址是PCI设备的拓扑位置（总线号/设备号/功能号）。PCI定义每支PCI设备的［配置空间］为256字节，如下图，其中最前面的64个字节已由标准定义，余下的空间由设备自定义。
围绕［配置空间］有两种事务和三种操作角色，事务是［配置］和［使用配置］，角色有静态配置的厂商和动态配置的操作系统，还有使用配置的设备驱动。静态配置的例子，如厂商在设备生产时配置其 ID和 ID；动态配置的例子，如操作系统初始化代码根据PCI设备的拓扑位置，配置设备的基地址（Base ~5）[注] 。

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