ARM體系結(jié)構(gòu)之：I/O管理

2.4 I/O管理

ARM系統(tǒng)完成I/O功能的標(biāo)準(zhǔn)方法是使用存儲(chǔ)器映射I/O。這種方法使用特定的存儲(chǔ)器地址。當(dāng)從這些地址加載或向這些地址存儲(chǔ)時(shí)，它們提供I/O功能。某些ARM系統(tǒng)也可能有直接存儲(chǔ)器訪問（DMA，Direct Memory Access）硬件。

外圍設(shè)備（如串行線控制器）中包含一些寄存器。在存儲(chǔ)器映射系統(tǒng)中，這些寄存器就像特定地址的存儲(chǔ)器一樣。（在其他的系統(tǒng)組織中，I/O功能可能與存儲(chǔ)器件有不同的尋址空間。）串行線控制器可能有以下5種寄存器。

① 發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器（只寫）：寫入這個(gè)位置的數(shù)據(jù)被送往串行線。

② 接受數(shù)據(jù)寄存器（只讀）：保存從串行線送來的數(shù)據(jù)。

③ 控制寄存器（讀/寫）：設(shè)置數(shù)據(jù)速率，管理RTS（請(qǐng)求發(fā)送）和其他類似信號(hào)。

④ 中斷使能寄存器（讀/寫）：控制中斷的硬件事件。

⑤ 狀態(tài)寄存器（讀/寫）：指示讀數(shù)據(jù)是否有效、寫緩存是否滿等。

要接受數(shù)據(jù)，必須用軟件適當(dāng)?shù)卦O(shè)置器件。通常在接收到有效數(shù)據(jù)或檢測(cè)到錯(cuò)誤時(shí)產(chǎn)生一個(gè)中斷。中斷程序必須將數(shù)據(jù)復(fù)制到緩存器中并進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)。

應(yīng)該注意的是，存儲(chǔ)器映射外圍寄存器的行為與存儲(chǔ)器不同。連續(xù)兩次讀數(shù)據(jù)寄存器，即使對(duì)該寄存器沒有寫操作，其結(jié)果也很可能不同。而對(duì)真正存儲(chǔ)器的讀是冪等的（idempotent）（可多次重復(fù)讀，結(jié)果一致）。對(duì)外圍寄存器的讀操作可能清除當(dāng)前值，致使下一次讀結(jié)果不同。這種寄存器稱為讀敏感（read-sensitive）的。

當(dāng)涉及讀敏感寄存器時(shí)，編程必須小心。特別是不能將這種寄存器的數(shù)據(jù)復(fù)制到Cache存儲(chǔ)器。

在許多ARM系統(tǒng)中，不能在用戶模式下訪問I/O寄存器。要訪問這些器件，只能通過監(jiān)控調(diào)用（SWI）或通過使用這種調(diào)用的C庫函數(shù)。