刚刚咱们完结了linux体系内存的分配，读写，开释功用，下面，咱们趁热打铁将IO端口映射及IO内存映射搞定，加油！
（一）地址的概念
1）物理地址：CPU地址总线传来的地址，由硬件电路操控其详细意义。物理地址中很大一部分是留给内存条中的内存的，但也常被映射到其他存储器上（如显存、BIOS等）。在程序指令中的虚拟地址经过段映射和页面映射后，就生成了物理地址，这个物理地址被放到CPU的地址线上。
物理地址空间，一部分给物理RAM（内存）用，一部分给总线用，这是由硬件规划来决议的，因而在32 bits地址线的x86处理器中，物理地址空间是2的32次方，即4GB，但物理RAM一般不能上到4GB，因为还有一部分要给总线用（总线上还挂着其他许多设备）。在PC机中，一般是把低端物理地址给RAM用，高端物理地址给总线用。
2）总线地址：总线的地址线或在地址周期上发生的信号。外设运用的是总线地址，CPU运用的是物理地址。
物理地址与总线地址之间的关系由体系的规划决议的。在x86渠道上，物理地址便是总线地址，这是因为它们同享相同的地址空间——这句话有点难了解，详见下面的”独立编址”。在其他渠道上，或许需求转化/映射。比方：CPU需求拜访物理地址是0xfa的单元，那么在x86渠道上，会发生一个PCI总线上对0xfa地址的拜访。因为物理地址和总线地址相同，所以凭眼睛看是不能确认这个地址是用在哪儿的，它或许在内存中，或许是某个卡上的存储单元，乃至或许这个地址上没有对应的存储器。
3）虚拟地址：现代操作体系遍及选用虚拟内存办理（Virtual Memory Management）机制，这需求MMU（Memory Management Unit）的支撑。MMU通常是CPU的一部分，假如处理器没有MMU，或许有MMU但没有启用，CPU履行单元宣布的内存地址将直接传到芯片引脚上，被内存芯片（物理内存）接纳，这称为物理地址（Physical Address），假如处理器启用了MMU，CPU履行单元宣布的内存地址将被MMU截获，从CPU到MMU的地址称为虚拟地址（Virtual Address），而MMU将这个地址翻译成另一个地址发到CPU芯片的外部地址引脚上，也便是将虚拟地址映射成物理地址。
Linux中，进程的4GB（虚拟）内存分为用户空间、内核空间。用户空间散布为0~3GB（即PAGE_OFFSET，在0X86中它等于0xC0），剩余的1G为内核空间。程序员只能运用虚拟地址。体系中每个进程有各自的私有用户空间（0～3G），这个空间对体系中的其他进程是不行见的。
CPU宣布取指令恳求时的地址是当时上下文的虚拟地址，MMU再从页表中找到这个虚拟地址的物理地址，完结取指。相同读取数据的也是虚拟地址，比方mov ax, var.编译时var便是一个虚拟地址，也是经过MMU从也表中来找到物理地址，再发生总线时序，完结取数据的。
（二）编址办法
1）外设都是经过读写设备上的寄存器来进行的，外设寄存器也称为”I/O端口”，而IO端口有两种编址办法：独立编址和一致编制。
一致编址：外设接口中的IO寄存器（即IO端口）与主存单元相同看待，每个端口占用一个存储单元的地址，将主存的一部分划出来用作IO地址空间，如，在PDP-11中，把最高的4K主存作为IO设备寄存器地址。端口占用了存储器的地址空间，使存储量容量减小。
一致编址也称为”I/O内存”办法，外设寄存器坐落”内存空间”（许多外设有自己的内存、缓冲区，外设的寄存器和内存总称”I/O空间”）。
如，Samsung的S3C2440，是32位ARM处理器，它的4GB地址空间被外设、RAM等分割：
0x8 1 LED 8*8点阵的地址
0x4800 0 ~ 0x6 0 SFR（特别暂存器）地址空间
0x3800 1002键盘地址
0x3 0 ~ 0x3400 0 SDRAM空间
0x2 0020 ~ 0x2 002e IDE
0x1900 0300 CS8900
独立编址（独自编址）：IO地址与存储地址分隔独立编址，I/0端口地址不占用存储空间的地址规模，这样，在体系中就存在了另一种与存储地址无关的IO地址，CPU也有必要具有专用与输入输出操作的IO指令（IN、OUT等）和操控逻辑。独立编址下，地址总线上过来一个地址，设备不知道是给IO端口的、仍是给存储器的，所以处理器经过MEMR/MEMW和IOR/IOW两组操控信号来完结对I/O端口和存储器的不同寻址。如，intel 80×86就选用独自编址，CPU内存和I/O是一同编址的，便是说内存一部分的地址和I/O地址是堆叠的。
独立编址也称为”I/O端口”办法，外设寄存器坐落”I/O（地址）空间”。
关于x86架构来说，经过IN/OUT指令拜访。PC架构一共有65536个8bit的I/O端口，组成64K个I/O地址空间，编号从0~0xFFFF，有16位，80×86用低16位地址线A0-A15来寻址。接连两个8bit的端口能够组成一个16bit的端口，接连4个组成一个32bit的端口。I/O地址空间和CPU的物理地址空间是两个不同的概念，例如I/O地址空间为64K，一个32bit的CPU物理地址空间是4G。如，在Intel 8086+Redhat9.0下用”more /proc/ioports”可看到：
|
0-001f : dma1 |
不过Intel x86渠道一般运用了名为内存映射（MMIO）的技能，该技能是PCI标准的一部分，IO设备端口被映射到内存空间，映射后，CPU拜访IO端口就好像拜访内存相同。看Intel TA 719文档给出的x86/x64体系典型内存地址分配表：
体系资源占用
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BIOS 1M 本地APIC 4K 芯片组保存 2M IO APIC 4K PCI设备 256M PCI Express设备 256M PCI设备（可选） 256M 显现帧缓存 16M TSEG 1M |
关于某一既定的体系，它要么是独立编址、要么是一致编址，详细选用哪一种则取决于CPU的体系结构。 如，PowerPC、m68k等选用一致编址，而X86等则选用独立编址，存在IO空间的概念。现在，大多数嵌入式微操控器如ARM、PowerPC等并 不供给I/O空间，仅有内存空间，可直接用地址、指针拜访。但关于Linux内核而言，它或许用于不同的CPU，所以它有必要都要考虑这两种办法，所以它采 用一种新的办法，将根据I/O映射办法的或内存映射办法的I/O端口通称为”I/O区域”（I/O region），不管你选用哪种办法，都要先恳求IO区域：request_resource()，结束时开释 它：release_resource()。
2）对外设的拜访
1、拜访I/O内存的流程是：request_mem_region()->ioremap()->ioread8()/iowrite8()->iounmap()->release_mem_region()。
前面说过，IO内存是一致编址下的概念，关于一致编址，IO地址空间是物理主存的一部分，关于编程而言，咱们只能操作虚拟内存，所以，拜访的第一步便是要把设备所在的物理地址映射到虚拟地址，Linux2.6下用ioremap():
void *ioremap(unsigned long offset, unsigned long size);
然后，咱们能够直接经过指针来拜访这些地址，可是也能够用Linux内核的一组函数来读写：
ioread8(), iowrite16(), ioread8_rep(), iowrite8_rep()……
2、拜访I/O端口
拜访IO端口有2种途径：I/O映射办法（I/O－mapped）、内存映射办法（Memory－mapped）。前一种途径不映射到内存空间，直接运用intb()/outb()之类的函数来读写IO端口；后一种MMIO是先把IO端口映射到IO内存（”内存空间”），再运用拜访IO内存的函数来拜访IO端口。
void ioport_map(unsigned long port, unsigned int count);
经过这个函数，能够把port开端的count个接连的IO端口映射为一段”内存空间”，然后就能够在其回来的地址是像拜访IO内存相同拜访这些IO端口。
（三）Linux下的IO端口和IO内存
CPU对外设端口物理地址的编址办法有两种：一种是IO映射办法，另一种是内存映射办法。
Linux将根据IO映射办法的和内存映射办法的IO端口总称为IO区域（IO region）。
IO region依然是一种IO资源，因而它依然能够用resource结构类型来描绘。
Linux办理IO region：
1) request_region()
把一个给定区间的IO端口分配给一个IO设备。
2) check_region()
查看一个给定区间的IO端口是否闲暇，或许其间一些是否现已分配给某个IO设备。
3) release_region()
开释从前分配给一个IO设备的给定区间的IO端口。
Linux中能够经过以下辅佐函数来拜访IO端口：
inb(),inw(),inl(),outb(),outw(),outl()
”b””w””l”别离代表8位，16位，32位。
对IO内存资源的拜访
1) request_mem_region()
恳求分配指定的IO内存资源。
2) check_mem_region()
查看指定的IO内存资源是否已被占用。
3) release_mem_region()
开释指定的IO内存资源。
其间传给函数的start address参数是内存区的物理地址（以上函数参数表已省掉）。
驱动开发人员能够将内存映射办法的IO端口和外设内存一致看作是IO内存资源。
ioremap()用来将IO资源的物理地址映射到内核虚地址空间（3GB – 4GB）中，参数addr是指向内核虚地址的指针。
Linux中能够经过以下辅佐函数来拜访IO内存资源：
readb(),readw(),readl(),writeb(),writew(),writel()。
Linux在kernel/resource.c文件中界说了全局变量ioport_resource和iomem_resource，来别离描绘根据IO映射办法的整个IO端口空间和根据内存映射办法的IO内存资源空间（包含IO端口和外设内存）。
1）关于IO与内存空间：
在X86处理器中存在着I/O空间的概念，I/O空间是相关于内存空间而言的，它经过特定的指令in、out来拜访。端口号标识了外设的寄存器地址。Intel语法的in、out指令格局为：
IN累加器, {端口号│DX}
OUT {端口号│DX},累加器
现在，大多数嵌入式微操控器如ARM、PowerPC等中并不供给I/O空间，而仅存在内存空间。内存空间能够直接经过地址、指针来拜访，程序和程序运转中运用的变量和其他数据都存在于内存空间中。
即便是在X86处理器中，尽管供给了I/O空间，假如由咱们自己规划电路板，外设依然能够只挂接在内存空间。此刻，CPU能够像拜访一个内存单元那样拜访外设I/O端口，而不需求建立专门的I/O指令。因而，内存空间是有必要的，而I/O空间是可选的。
（2）inb和outb：
在Linux设备驱动中，宜运用Linux内核供给的函数来拜访定坐落I/O空间的端口，这些函数包含：
·读写字节端口（8位宽）
unsigned inb(unsigned port);
void outb(unsigned char byte, unsigned port);
·读写字端口（16位宽）
unsigned inw(unsigned port);
void outw(unsigned short word, unsigned port);
·读写长字端口（32位宽）
unsigned inl(unsigned port);
void outl(unsigned longword, unsigned port);
·读写一串字节
void insb(unsigned port, void *addr, unsigned long count);
void outsb(unsigned port, void *addr, unsigned long count);
· insb()从端口port开端读count个字节端口，并将读取成果写入addr指向的内存；outsb()将addr指向的内存的count个字节接连地写入port开端的端口。
·读写一串字
void insw(unsigned port, void *addr, unsigned long count);
void outsw(unsigned port, void *addr, unsigned long count);
·读写一串长字
void insl(unsigned port, void *addr, unsigned long count);
void outsl(unsigned port, void *addr, unsigned long count);
上述各函数中I/O端口号port的类型高度依赖于详细的硬件渠道，因而，仅仅写出了unsigned。
以上知识点摘自：http://www.embeddedlinux.org.cn/html/yingjianqudong/201304/20-2556.html
这儿我不献丑了，因为上面的现已写的很好了。
（四）Linux下的IO端口和IO内存
因为我自己对IMX257的IO内存分配不太了解，从前询问过许多周建功公司那些所谓的技能人员，每个人答复的答案都是，”你好,咱们供给的材料就仅仅官网上的光盘材料了哦”，每次碰到这种话，我真的很无语，我只能说，好吧，只能说是我智商太低了，那些材料太深邃了。
好了，废话也不多说了，这次，我就针对S3C24XX的gpio驱动程序来解说io端口的分配。
1. 界说一些寄存器（数据寄存器，装备寄存器）
上图中，gpio_va便是咱们GPIO的基址，是用来确认GPFCON装备寄存器和GPFDAT数据寄存器的指针地址的
，其初始化咱们在init函数中会解说。
2.在init函数中确认gpio基址
前面咱们寄存器的正常效果的条件便是gpio_va这个基址，所以咱们在init函数中分配IO端口
如图所示，将gpio的地址0x56这个io端口分配为gpio_va，这样也就确认了，前面的装备寄存器和数据寄存器。
3.在open函数中装备GPIO
和单片机程序相同，运用GPIO都要先装备GPIO，原理相同：
给GPIO引脚赋初值，今后对GPIO引脚的操作，直接用这个寄存器赋值就能够了
4.在exit函数中开释IO端口
运用完GPIO引脚后，要将咱们恳求的IO端口开释掉。
总结一下，很简单，恳求，装备，开释
恳求IO端口à装备GPIO端口为输出（入）à给数据寄存器赋值（读取）à开释IO端口
附上驱动程序：
1 #include2 #include 3 #include 4 #include 5 #include 6 #include 7 #include 8 #include 9 #include 10 #include 11 12 #define DEVICE_NAME "leds" 13 /* 加载形式后，履行”cat /proc/devices”指令看到的设备称号 */14 #define LED_MAJOR 231 /* 主设备号 */15 16 static struct class *leds_class;17 static struct class_device *leds_class_devs[4];18 19 /* bit0<=>D10, 0:亮, 1:灭 20 * bit1<=>D11, 0:亮, 1:灭 21 * bit2<=>D12, 0:亮, 1:灭 22 */ 23 static char leds_status = 0x0; 24 static DECLARE_MUTEX(leds_lock); // 界说赋值25 26 //static int minor;27 static unsigned long gpio_va; //gpio基址28 #define GPIO_OFT(x) ((x) - 0x56)29 //GPIO 装备寄存器30 #define GPFCON (*(volatile unsigned long *)(gpio_va + GPIO_OFT(0x56050)))31 //GPIO 数据寄存器32 #define GPFDAT (*(volatile unsigned long *)(gpio_va + GPIO_OFT(0x56054)))33 /* 应用程序对设备文件/dev/leds履行open(...)时，34 * 就会调用s3c24xx_leds_open函数35 */36 static int s3c24xx_leds_open(struct inode *inode, struct file *file)37 {38 int minor = MINOR(inode->i_rdev); //MINOR(inode->i_cdev);39 switch(minor)40 {41 case 0: /* /dev/leds */42 {43 // 装备3引脚为输出44 //s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPF4, S3C2410_GPF4_OUTP);45 GPFCON &= ~(0x3<<(4*2));46 GPFCON = (1<<(4*2));47 48 //s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPF5, S3C2410_GPF5_OUTP);49 GPFCON &= ~(0x3<<(5*2));50 GPFCON = (1<<(5*2));51 52 //s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPF6, S3C2410_GPF6_OUTP);53 GPFCON &= ~(0x3<<(6*2));54 GPFCON = (1<<(6*2));55 56 // 都输出057 //s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPF4, 0);58 GPFDAT &= ~(1<<4);59 60 //s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPF5, 0);61 GPFDAT &= ~(1<<5);62 //s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPF6, 0);63 GPFDAT &= ~(1<<6);64 65 down(&leds_lock);66 leds_status = 0x0;67 up(&leds_lock);68 69 break;70 }71 72 case 1: /* /dev/led1 */73 {74 s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPF4, S3C2410_GPF4_OUTP);75 s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPF4, 0);76 77 down(&leds_lock);78 leds_status &= ~(1<<0);79 up(&leds_lock);80 81 break;82 }83 84 case 2: /* /dev/led2 */85 {86 s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPF5, S3C2410_GPF5_OUTP);87 s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPF5, 0);88 leds_status &= ~(1<<1);89 break;90 }91 92 case 3: /* /dev/led3 */93 {94 s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPF6, S3C2410_GPF6_OUTP);95 s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPF6, 0);96 97 down(&leds_lock);98 leds_status &= ~(1<<2);99 up(&leds_lock);100 101 break;102 }103 } 104 return 0;105 }106 static int s3c24xx_leds_read(struct file *filp, char __user *buff, 107 size_t count, loff_t *offp)108 {109 int minor = MINOR(filp->f_dentry->d_inode->i_rdev);110 char val;112 switch (minor)113 {114 case 0: /* /dev/leds */115 {116 copy_to_user(buff, (const void *)&leds_status, 1);117 break;118 }119 case 1: /* /dev/led1 */120 {121 down(&leds_lock);122 val = leds_status & 0x1;123 up(&leds_lock);124 copy_to_user(buff, (const void *)&val, 1);125 break;126 }127 case 2: /* /dev/led2 */128 {129 down(&leds_lock);130 val = (leds_status>>1) & 0x1;131 up(&leds_lock);132 copy_to_user(buff, (const void *)&val, 1);133 break;134 }135 case 3: /* /dev/led3 */136 {137 down(&leds_lock);138 val = (leds_status>>2) & 0x1;139 up(&leds_lock);140 copy_to_user(buff, (const void *)&val, 1);141 break;142 }143 }144 return 1;145 }146 static ssize_t s3c24xx_leds_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos)147 {148 //int minor = MINOR(inode->i_rdev); //MINOR(inode->i_cdev);149 int minor = MINOR(file->f_dentry->d_inode->i_rdev);150 char val;151 copy_from_user(&val, buf, 1);152 switch (minor)153 {154 case 0: /* /dev/leds */155 { 156 s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPF4, (val & 0x1));157 s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPF5, (val & 0x1));158 s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPF6, (val & 0x1));159 down(&leds_lock);160 leds_status = val;161 up(&leds_lock);162 break;163 }164 case 1: /* /dev/led1 */165 {166 s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPF4, val);167 if (val == 0)168 {169 down(&leds_lock);170 leds_status &= ~(1<<0);171 up(&leds_lock);172 }173 else174 {175 down(&leds_lock);176 leds_status = (1<<0); 177 up(&leds_lock);178 }179 break;180 }181 case 2: /* /dev/led2 */182 {183 s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPF5, val);184 if (val == 0)185 {186 down(&leds_lock);187 leds_status &= ~(1<<1);188 up(&leds_lock);189 }190 else191 {192 down(&leds_lock);193 leds_status = (1<<1); 194 up(&leds_lock);195 }196 break;197 }198 case 3: /* /dev/led3 */199 {200 s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPF6, val);201 if (val == 0)202 {203 down(&leds_lock);204 leds_status &= ~(1<<2);205 up(&leds_lock);206 }207 else208 {209 down(&leds_lock);210 leds_status = (1<<2); 211 up(&leds_lock);212 }213 break;214 }215 }216 return 1;217 }218 /* 这个结构是字符设备驱动程序的中心219 * 当应用程序操作设备文件时所调用的open、read、write等函数，220 * 终究会调用这个结构中指定的对应函数221 */static struct file_operations s3c24xx_leds_fops = {223 .owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏，面向编译模块时主动创立的__this_module变量 */224 .open = s3c24xx_leds_open, 225 .read = s3c24xx_leds_read, 226 .write = s3c24xx_leds_write, 227 };228 229 /*230 * 履行insmod指令时就会调用这个函数 231 */232 static int __init s3c24xx_leds_init(void)233 {234 int ret;235 int minor = 0;236 237 gpio_va = ioremap(0x56, 0x100);238 if (!gpio_va) {239 return -EIO;240 }241 /* 注册字符设备242 * 参数为主设备号、设备姓名、file_operations结构；243 * 这样，主设备号就和详细的file_operations结构联系起来了，244 * 操作主设备为LED_MAJOR的设备文件时，就会调用s3c24xx_leds_fops中的相关成员函数245 * LED_MAJOR能够设为0，表明由内核主动分配主设备号246 */247 ret = register_chrdev(LED_MAJOR, DEVICE_NAME, &s3c24xx_leds_fops);248 if (ret < 0) {249 printk(DEVICE_NAME " cant register major number\n");250 return ret;251 }252 leds_class = class_create(THIS_MODULE, "leds");253 if (IS_ERR(leds_class))254 return PTR_ERR(leds_class);255 256 leds_class_devs[0] = class_device_create(leds_class, NULL, MKDEV(LED_MAJOR, 0), NULL, "leds");257 258 for (minor = 1; minor < 4; minor++)259 {260 leds_class_devs[minor] = class_device_create(leds_class, NULL, MKDEV(LED_MAJOR, minor), NULL, "led%d", minor);261 if (unlikely(IS_ERR(leds_class_devs[minor])))262 return PTR_ERR(leds_class_devs[minor]);263 }264 265 printk(DEVICE_NAME " initialized\n");266 return 0;267 }268 269 /*270 * 履行rmmod指令时就会调用这个函数 271 */272 static void __exit s3c24xx_leds_exit(void)273 {274 int minor;275 /* 卸载驱动程序 */276 unregister_chrdev(LED_MAJOR, DEVICE_NAME);277 278 for (minor = 0; minor < 4; minor++)279 {280 class_device_unregister(leds_class_devs[minor]);281 }282 class_destroy(leds_class);283 //开释IO端口284 iounmap(gpio_va);285 }286 287 /* 这两行指定驱动程序的初始化函数和卸载函数 */288 module_init(s3c24xx_leds_init);289 module_exit(s3c24xx_leds_exit);290 291 /* 描绘驱动程序的一些信息，不是有必要的 */292 MODULE_LICENSE("GPL");
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