1. 正规的方法

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 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 打开化选项 (gcc -o1 或较高层次的), 或者是在做 #include 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), 但是化之后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才打开化选项.

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 (该函式被宣告于档案 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 是接着连续存取 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). 而最后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. 至于语法的细节请参考 ioperm(2) 的使用说明文件.

你的程式必须拥有 root 的权限才能呼叫函式 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 埠的存取权限后你便可以拿掉 root 的权限. 在你的程式结束之后并不特别要求你以 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后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; 至于较高位址的埠, 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.至于语法的细节请参考 iopl(2) 的使用说明文件.

接着, 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后只需很短的(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 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). 至于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.

2. 另一个替代的方法: /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). 接着使用 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), 然后你可以使用 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 -- 但是对于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.

C实例编程：在C语言下使用I/O端.doc

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