ARM體系結構之：I/O管理

2.4 I/O管理

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

外圍設備（如串行線控制器）中包含一些寄存器。在存儲器映射系統(tǒng)中，這些寄存器就像特定地址的存儲器一樣。（在其他的系統(tǒng)組織中，I/O功能可能與存儲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）：設置數(shù)據(jù)速率，管理RTS（請求發(fā)送）和其他類似信號。

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?shù)卦O置器件。通常在接收到有效數(shù)據(jù)或檢測到錯誤時產生一個中斷。中斷程序必須將數(shù)據(jù)復制到緩存器中并進行錯誤檢測。

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

當涉及讀敏感寄存器時，編程必須小心。特別是不能將這種寄存器的數(shù)據(jù)復制到Cache存儲器。

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)控調用（SWI）或通過使用這種調用的C庫函數(shù)。