【x86架构】常用IO端口

桃扇骨 2023-10-17 13:17 32阅读 0赞

## 说明 ##

IO就是Input/Output，顾名思义就是CPU与外设之间的访问。

x86架构中有两种类型的IO，一种是Memory-mapped IO，另一种是Port-mapped IO。

关于这两种IO的介绍，可以参考[wiki][]。

也可以參考[http://bochs.sourceforge.net/techspec/PORTS.LST][http_bochs.sourceforge.net_techspec_PORTS.LST]，里面有比较全面的IO端口介绍。

对于MMIO，其实就是给定一个地址，这个地址可以对应到实际的物理内存，也可以是外设。这种方式使用的地址跟一般的内存访问地址无异，访问方式也一致。它不是这里讨论的重点。

这里需要讨论的是PMIO（一般说道IO端口就是指这种访问方式需要使用的地址）。

要进行PMIO，下面简称IO了，需要使用特定的CPU指令，简单来说就是两条，in和out。（当然这个也跟使用的汇编有关，有的还有inb，inw等按字节区分的）

## 如何使用IO端口 ##

前面已经讲了，就是使用汇编指令，这里以Intel汇编指令为介绍对象，所以就是in和out指令。

关于这两条指令的使用方式，可以参考 [asm基础——汇编指令之in/out指令][asm_in_out]。

因为比较简单，所以也没有特别可以说的。

## 常用的IO端口 ##

下面简单介绍一些常用的IO端口。

在[http://www.os2site.com/sw/info/memory/ports.txt][http_www.os2site.com_sw_info_memory_ports.txt]上也有介绍，可以参考。

### 0x80 ###

这个是比较原始而常见的调试端口。

一般就是往里面丢一个字节，计算机启动的不同阶段丢不同的值，以确定当前的状态。

通常从80口丢出来的数据会反映到某个显示设备上，比如LED灯上，比如像下图这种的：

![20170520204209438][]

当计算机在某个阶段如果出现了异常时，就可以根据这个值来判断当前运行到哪个阶段才导致的异常。

大概是这样的，实际上我遇到过到80口的输出并没有到实际的设备上去了，一般都转到了串口或者BMC上，并没有实际的设备可以查看。

### 0x3F8 ###

这个是最常用的串口输出IO口。

其它的串口输出口还有0x2F8等。

不过这只是串口需要用到的基地址，这之后的几个IO地址也是给串口用的，下面的宏就是在0x3F8（或者0x2F8等）基地址之上的偏移说明：

//---------------------------------------------
    // UART Register Offsets
    //---------------------------------------------
    #define BAUD_LOW_OFFSET         0x00
    #define BAUD_HIGH_OFFSET        0x01
    #define IER_OFFSET              0x01
    #define LCR_SHADOW_OFFSET       0x01
    #define FCR_SHADOW_OFFSET       0x02
    #define IR_CONTROL_OFFSET       0x02
    #define FCR_OFFSET              0x02
    #define EIR_OFFSET              0x02
    #define BSR_OFFSET              0x03
    #define LCR_OFFSET              0x03
    #define MCR_OFFSET              0x04
    #define LSR_OFFSET              0x05
    #define MSR_OFFSET              0x06

不同的偏移地址有不同的作用，比如配置波特率等、查看串口状态等。

### 0x2E/0x2F ###

这只成对出现的IO端口。

它用于Super IO模块的配置。另外的0x4E/0x4F也可以给Super IO用。

与前面提到的串口用IO口不同，Super IO只占据两个IO地址，但是它内部还是有很多不同用途的寄存器的，要访问那些寄存器，就需要使用0x2E/0x2F这样的IO端口。

这样的端口也被称为Index/Data端口。

比如我们要访问Super IO内不能偏移是0x30的寄存器，那么需要将0x30写到0x2E这个IO端口中，然后再读或者写0x2F端口来得到或者改写Super IO内存0x30寄存器的值。

这样的使用手法在x80的IO端口中是很常见的，算是为了节约IO地址空间吧。

### 0x70/0x71 ###

也是成对出现的Index/Data形式的IO端口。

它是用来访问CMOS的。

另外还有一对访问Extend CMOS的，是0x72/0x73。

对于CMOS的访问，大致是下面这样：

/**
      Reads 8-bits of CMOS data.
    
      Reads the 8-bits of CMOS data at the location specified by Index.
      The 8-bit read value is returned.
    
      @param  Index  The CMOS location to read.
    
      @return The value read.
    
    **/
    UINT8
    EFIAPI
    CmosRead8 (
      IN      UINTN                     Index
      )
    {
      IoWrite8 (0x70, (UINT8) Index);
      return IoRead8 (0x71);
    }
    
    
    /**
      Writes 8-bits of CMOS data.
    
      Writes 8-bits of CMOS data to the location specified by Index
      with the value specified by Value and returns Value.
    
      @param  Index  The CMOS location to write.
      @param  Value  The value to write to CMOS.
    
      @return The value written to CMOS.
    
    **/
    UINT8
    EFIAPI
    CmosWrite8 (
      IN      UINTN                     Index,
      IN      UINT8                     Value
      )
    {
      IoWrite8 (0x70, (UINT8) Index);
      IoWrite8 (0x71, Value);
      return Value;
    }

陆续补充...

[wiki]: https://en.wikipedia.org/wiki/Memory-mapped_I/O
[http_bochs.sourceforge.net_techspec_PORTS.LST]: http://bochs.sourceforge.net/techspec/PORTS.LST
[asm_in_out]: http://blog.csdn.net/jiangwei0512/article/details/50611778
[http_www.os2site.com_sw_info_memory_ports.txt]: http://www.os2site.com/sw/info/memory/ports.txt
[20170520204209438]: https://img-blog.csdn.net/20170520204209438