address space resource

内核中有很多资源,但属于IO资源的有:
#define IORESOURCE_IO        0x00000100    /* Resource type */
#define IORESOURCE_MEM        0x00000200
#define IORESOURCE_IRQ        0x00000400
#define IORESOURCE_DMA        0x00000800

本文我主要研究IORESOURCE_IO IORESOURCE_MEM,及地址空间的管理,涉及的文件只有kernel/resource.c.
这两种资源本质上都是一段地址空间. 只是类型不一样
IORESOURCE_IO 指的是IO地址空间,这个空间从kernel编程上来看,只能通过专门的接口函数才能访问.硬件层面上,cpu需要用特殊指令才能访问或需要用特殊访问方 式才能访问,不能直接用指针来寻址.在PC机上,其指的就是PCI/CPU IO address space.在嵌入式中，基本上没有io address space.
IORESOURCE_MEM 指的是属于外设或者用于和设备通讯的支持直接寻址的地址空间.PC机上,主板上北桥上连的内存都是交给kernel直接管理,或者都是用于软件执行,所以 这部分内存不属于IORESOURCE_MEM, IORESOURCE_MEM主要是指PCI设备的 memory address space. 但在嵌入式上, 主板上的sdram一般是设备与cpu共享的. 故交给kernel直接管理的内存只是一部分.余下的内存以及寄存器空间都作为IORESOURCE_MEM来管理.

只所以需要管理,是 因为像PCI总路线设备的这些地址空间是设备向系统申请的,故是可配置的,并且设备并身可能热插拨或更换,故其变成一种可分配的资源. 故内核用算法来管理分配与释放操作，防止冲突和便于查询维护.但实际PC中,BIOS一般会做分配操作,内核需要是把分配结果添加进来,故提供了注册(或 者叫做添加)接口. 在嵌入式系统中,外设的地址也通常是固定的,只需要添加即可.

这两种资源,内核采用同样的管理算法--二叉树.相当于内核维护两个独立的二叉树. 按地址基地址与地址长度范围作为管理数据.可以添加,分配,释放节点.分配过程中可以避
免空间冲突,添加时可以识别空间冲突.根节点在kernel/resource.c中以全局变量方式定义.根节点用于限制地址空间的范围.

主要接口:
int insert_resource(struct resource *parent, struct resource *new)
int adjust_resource(struct resource *res, unsigned long start, unsigned long size)
int allocate_resource(struct resource *root, struct resource *new,
              unsigned long size,
              unsigned long min, unsigned long max,
              unsigned long align,
              void (*alignf)(void *, struct resource *,
                     unsigned long, unsigned long),
              void *alignf_data)
int release_resource(struct resource *old)
int request_resource(struct resource *root, struct resource *new)

上面的接口对上述4种资源类型都有效,对于IORESOURCE_IO 和 IORESOURCE_MEM这两种资源,使用这两个接口更为方便
request_region(start,n,name)
release_region(start,n)
        io space
request_mem_region(start,n,name)
release_mem_region(start,n)
        mem space

在 /proc 文件系统中,ioports和iomem分别显示系统当前这两种资源.


嵌入式设备的外设一般先作为platform device添加到platform bus上,其主要目的就是向系统注册资源,在platform_add_devices时做,
如:
/* Watchdog timer parameters */
static struct resource wdt_resource[] = {
    /* Watchdog timer only needs a register address */
    [0] = {
        .start = 0xFFC00008,
        .end = 0xFFC00010,
        .flags = IORESOURCE_MEM,
    }
};

struct platform_device wdt_device = {
    .name = "wdt",
    .id = -1,
    .num_resources = ARRAY_SIZE(wdt_resource),
    .resource = wdt_resource,
};
platform_add_devices(wdt_device,1);


故如已知设备的物理地址,并不一定需要request_mem_region,因为这个操作并没有涉及到任何硬件,与软件访问也没有任何关系..但一般还是推荐做.

I/O port 访问流程( 不用mem模拟方式):
request_region()   #在设备驱动模块加载或opn() 函数中进行,物理i/o port地址由pci bios模块分配
inb(),outb()等     #在设备驱动初始化,write(),red(),ioctl() 等函数中进行
relase_region      #在设备驱动模块卸载或release() 函数中进行

I/O port 访问流程( 用mem模拟方式):
request_region()
ioport_map         #在设备驱动模块加载或opn() 函数中进行,物理i/o port地址由pci bios模块分配
ioread8,iowrite8等 #在设备驱动初始化,write(),red(),ioctl() 等函数中进行
ioport_unmap()
relase_region      #在设备驱动模块卸载或release() 函数中进行


request_mem_region
ioremap         #在设备驱动模块加载或opn() 函数中进行,物理i/o port地址由pci bios模块分配
ioread8,iowrite8等 #在设备驱动初始化,write(),red(),ioctl() 等函数中进行
iounmap()
relase_region      #在设备驱动模块卸载或release() 函数中进行