用来存取 I/O 埠的常式 (Routine) 都放在档案 /usr/include/asm/io.h
里
(或放在核心原始码程式集的 linux/include/asm-i386/io.h
档案里).
这些常式是以单行巨集 (inline macros) 的方式写成的, 所以使用时只要以
#include <asm/io.h>
的方式引用就够了; 不需要附加任何函式馆
(libraries).
译注: 常式(Routine) 通常是指系统呼叫(System Call)与函式(Function)的总称.
因为 gcc (至少出现在 2.7.2.3 和以前的版本) 以及 egcs (所有的版本) 的限制,
你在编译任何使用到这些常式的原始码时 必须 打开最佳化选项
(gcc -O1
或较高层次的), 或者是在做 #include <asm/io.h>
这个动作前使用 #define extern
将 extern 定义成空白.
为了除错的目的, 你编译时可以使用 gcc -g -O
(至少现在的 gcc 版本是这样),
但是最佳化之後有时可能会让除错器 (debugger) 的行为变的有点奇怪.
如果这个状况对你而言是个困扰, 你可以将所有使用到 I/O
埠的常式集中放在一个档案里并只在编译该档案时□打开最佳化选项.
在你存取任何 I/O 埠之前, 你必须让你的程式有如此做的权限. 要达成这个目的
你可以在你的程式一开始的地方 (但是要在任何 I/O 埠存取动作之前) 呼叫
ioperm()
这个函式 (该函式被宣告於档案 unistd.h
, 并且被定义在
核心中). 使用语法是 ioperm(from, num, turn_on)
,
其中 from
是第一个允许存取的 I/O 埠位址, num
是接著连续存取
I/O 埠位址的数目. 例如, ioperm(0x300, 5, 1)
的意思就是说允许存取埠
0x300 到 0x304 (一共五个埠位址). 而最後一个参数是一个布林代数值用来指定是否
给予程式存取 I/O 埠的权限 (true (1)) 或是除去存取的权限 (false (0)). 你
可以多次呼叫函式 ioperm()
以便使用多个不连续的埠位址. 至於语法的细节请
参考 ioperm(2)
的使用说明文件.
你的程式必须拥有 root 的权限□能呼叫函式 ioperm()
; 所以你如果不是以
root 的身份执行该程式, 就是得将该程式 setuid 成 root. 当你呼叫过函式 ioperm()
打开 I/O 埠的存取权限後你便可以拿掉 root 的权限. 在你的程式结束之後并不特别
要求你以 ioperm(..., 0)
这个方式拿掉 I/O 埠的存取权限; 因为当你的程式
执行完毕之後这个动作会自动完成.
呼叫函式 setuid()
将目前执行程式的有效使用者识别码 (ID) 设定成非
root 的使用者并不影响其先前以 ioperm()
的方式所取得的 I/O 埠存取权限,
但是呼叫函式 fork()
的方式却会有所影响 (虽然父行程 (parent process)
保有存取权限, 但是子行程 (child process) 却无法取得存取权限).
函式 ioperm()
只能让你取得埠位址 0x000 到 0x3ff 的存取权限; 至於
较高位址的埠, 你得使用函式 iopl()
(该函式让你一次可以存取所有的埠位址).
将权限等级参数值设为 3 (例如, iopl(3)
) 以便你的程式能够存取 所有的
I/O 埠 (因此要小心 --- 如果存取到错误的埠位址将对你的电脑造成各种不可预期的损害.
同样地, 呼叫函式 iopl()
你得拥有 root 的权限.至於语法的细节请参考
iopl(2)
的使用说明文件.
接著, 我们来实际地存取 I/O 埠... 要从某个埠位址输入一个 byte (8 个 bits)
的资料, 你得呼叫函式 inb(port)
, 该函式会传回所取得的一个 byte 的资料.
要输出一个 byte 的资料, 你得呼叫函式 outb(value, port)
(请记住参数的次序).
要从某二个埠位址 x
和 x+1
(二个 byte 组成一个 word, 故使用组合语言
指令 inw
) 输入一个 word (16 个 bits) 的资料, 你得呼叫函式 inw(x)
;
要输出一个 word 的资料到二个埠位址, 你得呼叫函式 outw(value, x)
.
如果你不确定使用那个埠指令 (byte 或 word), 你大概须要 inb()
与 outb()
这二个埠指令 --- 因为大多数的装置都是采用 byte 大小的埠存取方式来设计的.
注意所有的埠存取指令都至少需要大约一微秒的时间来执行.
如果你使用的是 inb_p()
, outb_p()
, inw_p()
, 以及 outw_p()
等巨集指令, 在你对埠位作址存取动作之後只需很短的(大约一微秒)延迟时间就可以完成;
你也可以让延迟时间变成大约四微秒方法是在使用 #include <asm/io.h>
之前使用 #define REALLY_SLOW_IO
. 这些巨集指令通常 (除非你使用的是
#define SLOW_IO_BY_JUMPING
, 这个方法可能较不准确) 会利用输出资料到埠位址
0x80 以便达到延迟时间的目的, 所以你得先以函式 ioperm()
取得埠位址 0x80
的使用权限 (输出资料到埠位址 0x80 不应该会对系统的其他其他部分造成影响). 至於
其他通用的延迟时间的方法, 请继续读下去.
ioperm(2)
, iopl(2)
等函式, 和上面所述及的巨集指令的使用说明会收录在
最近出版的 Linux 使用说明文件集中.
/dev/port
另一个存取 I/O 埠的方法是以函式 open()
开启档案 /dev/port
(一个字元装置,主要装置编号为 1, 次要装置编号为 4) 以便执行读且/或写的动作
(注意标准输出入 (stdio) 函式 f*()
有内部的缓冲 (buffering), 所以要避免使用).
接著使用 lseek()
函式以便在该字元装置档案中找到某个 byte 资料的正确位置
(档案位置 0 = 埠位址 0x00, 档案位置 1 = 埠位址 0x01, 以此类推), 然後你可以使用
read()
或 write()
函式对某个埠位址做读或写一个 byte 或 word 资料的动作.
这个替代的方法就是在你的程式里使用 read/write 函式来存取 /dev/port
字元装置档案. 这个方法的执行速度或许比前面所讲的一般方法还慢, 但是不需要编译器
的最佳化功能也不需要使用函式 ioperm()
. 如果你允许非 root 使用者或群组存取
/dev/port
字元设装置案, 操作时就不需拥有 root 权限 -- 但是对於系统安全而言
是个非常糟糕的事情, 因为他可能伤害到你的系统, 或许会有人因而取的 root 的权限,
利用 /dev/port
字元装置档案直接存取硬碟, 网路卡, 等设备.