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[linux/fpc-iii.git] / Documentation / driver-api / device-io.rst
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1 .. Copyright 2001 Matthew Wilcox
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7 ..     version.
9 ===============================
10 Bus-Independent Device Accesses
11 ===============================
13 :Author: Matthew Wilcox
14 :Author: Alan Cox
16 Introduction
17 ============
19 Linux provides an API which abstracts performing IO across all busses
20 and devices, allowing device drivers to be written independently of bus
21 type.
23 Memory Mapped IO
24 ================
26 Getting Access to the Device
27 ----------------------------
29 The most widely supported form of IO is memory mapped IO. That is, a
30 part of the CPU's address space is interpreted not as accesses to
31 memory, but as accesses to a device. Some architectures define devices
32 to be at a fixed address, but most have some method of discovering
33 devices. The PCI bus walk is a good example of such a scheme. This
34 document does not cover how to receive such an address, but assumes you
35 are starting with one. Physical addresses are of type unsigned long.
37 This address should not be used directly. Instead, to get an address
38 suitable for passing to the accessor functions described below, you
39 should call :c:func:`ioremap()`. An address suitable for accessing
40 the device will be returned to you.
42 After you've finished using the device (say, in your module's exit
43 routine), call :c:func:`iounmap()` in order to return the address
44 space to the kernel. Most architectures allocate new address space each
45 time you call :c:func:`ioremap()`, and they can run out unless you
46 call :c:func:`iounmap()`.
48 Accessing the device
49 --------------------
51 The part of the interface most used by drivers is reading and writing
52 memory-mapped registers on the device. Linux provides interfaces to read
53 and write 8-bit, 16-bit, 32-bit and 64-bit quantities. Due to a
54 historical accident, these are named byte, word, long and quad accesses.
55 Both read and write accesses are supported; there is no prefetch support
56 at this time.
58 The functions are named readb(), readw(), readl(), readq(),
59 readb_relaxed(), readw_relaxed(), readl_relaxed(), readq_relaxed(),
60 writeb(), writew(), writel() and writeq().
62 Some devices (such as framebuffers) would like to use larger transfers than
63 8 bytes at a time. For these devices, the :c:func:`memcpy_toio()`,
64 :c:func:`memcpy_fromio()` and :c:func:`memset_io()` functions are
65 provided. Do not use memset or memcpy on IO addresses; they are not
66 guaranteed to copy data in order.
68 The read and write functions are defined to be ordered. That is the
69 compiler is not permitted to reorder the I/O sequence. When the ordering
70 can be compiler optimised, you can use __readb() and friends to
71 indicate the relaxed ordering. Use this with care.
73 While the basic functions are defined to be synchronous with respect to
74 each other and ordered with respect to each other the busses the devices
75 sit on may themselves have asynchronicity. In particular many authors
76 are burned by the fact that PCI bus writes are posted asynchronously. A
77 driver author must issue a read from the same device to ensure that
78 writes have occurred in the specific cases the author cares. This kind
79 of property cannot be hidden from driver writers in the API. In some
80 cases, the read used to flush the device may be expected to fail (if the
81 card is resetting, for example). In that case, the read should be done
82 from config space, which is guaranteed to soft-fail if the card doesn't
83 respond.
85 The following is an example of flushing a write to a device when the
86 driver would like to ensure the write's effects are visible prior to
87 continuing execution::
89     static inline void
90     qla1280_disable_intrs(struct scsi_qla_host *ha)
91     {
92         struct device_reg *reg;
94         reg = ha->iobase;
95         /* disable risc and host interrupts */
96         WRT_REG_WORD(&reg->ictrl, 0);
97         /*
98          * The following read will ensure that the above write
99          * has been received by the device before we return from this
100          * function.
101          */
102         RD_REG_WORD(&reg->ictrl);
103         ha->flags.ints_enabled = 0;
104     }
106 PCI ordering rules also guarantee that PIO read responses arrive after any
107 outstanding DMA writes from that bus, since for some devices the result of
108 a readb() call may signal to the driver that a DMA transaction is
109 complete. In many cases, however, the driver may want to indicate that the
110 next readb() call has no relation to any previous DMA writes
111 performed by the device. The driver can use readb_relaxed() for
112 these cases, although only some platforms will honor the relaxed
113 semantics. Using the relaxed read functions will provide significant
114 performance benefits on platforms that support it. The qla2xxx driver
115 provides examples of how to use readX_relaxed(). In many cases, a majority
116 of the driver's readX() calls can safely be converted to readX_relaxed()
117 calls, since only a few will indicate or depend on DMA completion.
119 Port Space Accesses
120 ===================
122 Port Space Explained
123 --------------------
125 Another form of IO commonly supported is Port Space. This is a range of
126 addresses separate to the normal memory address space. Access to these
127 addresses is generally not as fast as accesses to the memory mapped
128 addresses, and it also has a potentially smaller address space.
130 Unlike memory mapped IO, no preparation is required to access port
131 space.
133 Accessing Port Space
134 --------------------
136 Accesses to this space are provided through a set of functions which
137 allow 8-bit, 16-bit and 32-bit accesses; also known as byte, word and
138 long. These functions are :c:func:`inb()`, :c:func:`inw()`,
139 :c:func:`inl()`, :c:func:`outb()`, :c:func:`outw()` and
140 :c:func:`outl()`.
142 Some variants are provided for these functions. Some devices require
143 that accesses to their ports are slowed down. This functionality is
144 provided by appending a ``_p`` to the end of the function.
145 There are also equivalents to memcpy. The :c:func:`ins()` and
146 :c:func:`outs()` functions copy bytes, words or longs to the given
147 port.
149 Public Functions Provided
150 =========================
152 .. kernel-doc:: arch/x86/include/asm/io.h
153    :internal:
155 .. kernel-doc:: lib/pci_iomap.c
156    :export: