Hardware Access/ja: what changed

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1	1		## 概要
2	2
3	3		このページはLazarusでハードウェアデバイスにアクセスを行うためのチュートリアルです。ここにはISA、PCI、USB、パラレルポート、シリアルポートの各デバイスについて書かれていますが、完全ではありません。
4	4
5	5		ハードウェアデバイスへのアクセスはFree PascalランタイムライブラリやLCLをもってしても完全な移植性をもつことはできません。このチュートリアルは多くのプラットホームに適用できるハードウェアへアクセスの手法の基本的な部分をカバーします。コードを違った環境でコンパイルするためには以下のような条件付きコンパイルが必要となるでしょう。
6	6
7		-	~~`uses`\~~
8		-	~~` Classes, SysUtils, LResources, Forms, Controls, Graphics, Dialogs, ExtCtrls,`\~~
9		-	~~`{$IFDEF WIN32}`\~~
10		-	~~` Windows;`\~~
11		-	~~`{$ENDIF}`\~~
12		-	~~`{$IFDEF Unix}`\~~
13		-	~~` ports;`\~~
14		-	~~`{$ENDIF}`~~
	7	+	``` pascal
	8	+	uses
	9	+	Classes, SysUtils, LResources, Forms, Controls, Graphics, Dialogs, ExtCtrls,
	10	+	{$IFDEF WIN32}
	11	+	Windows;
	12	+	{$ENDIF}
	13	+	{$IFDEF Unix}
	14	+	ports;
	15	+	{$ENDIF}
	16	+	```
15	17
16	18		x86プロセッサ上で動作するMac OS Xでのハードウェアアクセスが可能かどうかは現時点では不明です。
17	19
18	20		## パラレルおよびシリアル接続
19	21
20	22		ISAカード、PCIカードおよびパラレルポートでの通信ではコンピュータはパラレルプロトコルを使用します。シリアルポートやUSBデバイスではシリアルプロトコルを使用します。このようにプロトコルを使い分けるのは、プロセッサやプログラミング言語はすべてデータにパラレルでアプローチするため、より簡単にするためにプロトコルはソフトウェア側で実装してやる必要があるのです。例えばあなたがInteger変数にアクセスする時、それは一つのコマンドで行う事ができます。しかしそれは連続した手順によって一度に一ビットずつデータを取得しているだけなのです。ですから、その断片化したデータをくっつけてやる必要があります。
21	23
22	24		シリアル通信を直接行う事は難しいですが、仮実装されたコンポーネントを使用する事により簡単に行う事もできます。また、ハードウェア側ではそれすらできないので、多くの場合それを実行するのに特化した装置が必要であり、ICやマイクロコントローラを使用する必要があります。
23	25
24	26		ハードウェアアクセスプロトコルの簡潔な比較を以下に提示します。
25	27
26	28		\| \| 速度 \| 実装の難易度 \|
27	29		\|----------------\|--------------------------\|--------------\|
28	30		\| シリアルポート \| 非常に遅い (\< E5 bit/s) \| 普通 \|
29	31		\| パラレルポート \| 遅い (~ E6 bit/s) \| 簡単 \|
30	32		\| ISAカード \| 普通 (~ E7 bit/s) \| 普通 \|
31	33		\| USB \| 普通 (~ E7 bit/s) \| 難しい \|
32	34		\| PCIカード \| 非常に速い (\> E9 bit/s) \| 非常に難しい \|
33	35
34	36		## パラレル通信
35	37
36	38		### Windows上でinpout32.dllを使用する
37	39
38	40		Windowsではハードウェアデバイスへのアクセスを行う手順に9x系とNT系では違いがあります。9x系（95,98,Me）ではプログラムはDOSのように直接ハードウェアに対してアクセスすることができます。NT系（Windows NT,2000,XP）ではそのような方法は使えません。すべてのハードウェアポートはデバイスドライバによって通信する事ができます。これはセキュリティ上の問題からそうなっていますが、ドライバを作るためには時間とお金が必要で小さいプロジェクトは難しいでしょう。
39	41
40	42		しかし、幸せな事にこの問題を解決するライブラリがあります。WIndowsNTが検出されるとそれはHWInterface.sysカーネルデバイスドライバを解凍して、インストールします。Window9xが検出されると、それはハードウェアデバイスにアクセスするのに単にアセンブラオペコードを使用します。
41	43
42	44		でもそのライブラリをどうやって使ったらいいのでしょうか？簡単です！このライブラリはInp32とOut32という２つの関数しか持っていませんし、その使用は非常に直感的です。
43	45
44	46		ライブラリを動的にロードすると、関数は次のように定義されます
45	47
46		-	~~`type`\~~
47		-	~~` TInp32 = function(Address: ShortInt): ShortInt; stdcall;`\~~
48		-	~~` TOut32 = procedure(Address: ShortInt; Data: ShortInt); stdcall;`~~
	48	+	``` pascal
	49	+	type
	50	+	TInp32 = function(Address: ShortInt): ShortInt; stdcall;
	51	+	TOut32 = procedure(Address: ShortInt; Data: ShortInt); stdcall;
	52	+	```
49	53
50	54		- Address represents the address of the port you desire to access
51	55		- Out32 sends Data to the port you specify by Address
52	56		- Inp32 returns a byte from the port you specify by Address
53	57
54	58		わたしたちはこれでライブラリをロードする事ができます。あなたのプログラムのメインフォームのOnCreateメソッドのような場所でこれを実行する事が可能です:
55	59
56		-	~~`type`\~~
57		-	~~` TMyForm = class(TForm)`\~~
58		-	~~` .........`\~~
59		-	~~` private`\~~
60		-	~~` { private declarations }`\~~
61		-	~~` Inpout32: THandle;`\~~
62		-	~~` Inp32: TInp32;`\~~
63		-	~~` Out32: TOut32;`\~~
64		-	~~` .........`\~~
65		-	~~`implementation`\~~
66		-	~~` .........`\~~
67		-	~~`procedure TMyForm.FormCreate(Sender: TObject);`\~~
68		-	~~`begin`\~~
69		-	~~`{$IFDEF WIN32}`\~~
70		-	~~` Inpout32 := LoadLibrary('inpout32.dll');`\~~
71		-	~~` if (Inpout32 <> 0) then`\~~
72		-	~~` begin`\~~
73		-	~~` // needs overtyping, plain Delphi's @Inp32 = GetProc... leads to compile errors`\~~
74		-	~~` Inp32 := TInp32(GetProcAddress(Inpout32, 'Inp32'));`\~~
75		-	~~` if (@Inp32 = nil) then Caption := 'Error';`\~~
76		-	~~` Out32 := TOut32(GetProcAddress(Inpout32, 'Out32'));`\~~
77		-	~~` if (@Out32 = nil) then Caption := 'Error';`\~~
78		-	~~` end`\~~
79		-	~~` else Caption := 'Error';`\~~
80		-	~~`{$ENDIF}`\~~
81		-	~~`end;`~~
	60	+	``` pascal
	61	+	type
	62	+	TMyForm = class(TForm)
	63	+	.........
	64	+	private
	65	+	{ private declarations }
	66	+	Inpout32: THandle;
	67	+	Inp32: TInp32;
	68	+	Out32: TOut32;
	69	+	.........
	70	+	implementation
	71	+	.........
	72	+	procedure TMyForm.FormCreate(Sender: TObject);
	73	+	begin
	74	+	{$IFDEF WIN32}
	75	+	Inpout32 := LoadLibrary('inpout32.dll');
	76	+	if (Inpout32 <> 0) then
	77	+	begin
	78	+	// needs overtyping, plain Delphi's @Inp32 = GetProc... leads to compile errors
	79	+	Inp32 := TInp32(GetProcAddress(Inpout32, 'Inp32'));
	80	+	if (@Inp32 = nil) then Caption := 'Error';
	81	+	Out32 := TOut32(GetProcAddress(Inpout32, 'Out32'));
	82	+	if (@Out32 = nil) then Caption := 'Error';
	83	+	end
	84	+	else Caption := 'Error';
	85	+	{$ENDIF}
	86	+	end;
	87	+	```
82	88
83	89		もしOnCreateでライブラリをロードしたなら、OnDestroyでアンロードする事を忘れないで下さい:
84	90
85		-	~~`procedure TMyForm.FormDestroy(Sender: TObject);`\~~
86		-	~~`begin`\~~
87		-	~~`{$IFDEF WIN32}`\~~
88		-	~~` FreeLibrary(Inpout32);`\~~
89		-	~~`{$ENDIF}`\~~
90		-	~~`end;`~~
	91	+	``` pascal
	92	+	procedure TMyForm.FormDestroy(Sender: TObject);
	93	+	begin
	94	+	{$IFDEF WIN32}
	95	+	FreeLibrary(Inpout32);
	96	+	{$ENDIF}
	97	+	end;
	98	+	```
91	99
92	100		これはInp32関数を使う単純な例です:
93	101
94		-	~~`{$IFDEF WIN32}`\~~
95		-	~~` myLabel.Caption := IntToStr(Inp32($0220));`\~~
96		-	~~`{$ENDIF}`~~
	102	+	``` pascal
	103	+	{$IFDEF WIN32}
	104	+	myLabel.Caption := IntToStr(Inp32($0220));
	105	+	{$ENDIF}
	106	+	```
97	107
98	108		このコードはカスタムISAカードのポート\$0200と、WindowsXP上のLazarus 0.9.10でテストされました。もちろんこのコードを実行するためにはuses節にWindowsが必要です。また、自分のアプリケーションと同じディレクトリに"input32.dll"も必要です。
99	109
100	110		このホームページのライブラリはこちら: [www.logix4u.net/inpout32.htm](http://www.logix4u.net/inpout32.htm)
101	111
102	112		### Linuxでiopermを使用する
103	113
104	114		Linuxでハードウェアにアクセスする最適な方法はThroughtデバイスドライバを使用することですが、ドライバを作成するタスクは複雑なので整理されたメソッドを使えば楽にそれを行うことができます。
105	115
106	116		あなたのLinuxプログラム上で "[[doc:rtl/ports\|ports]]" ユニットを呼び出すためにはrootで実行する必要があり、またIOPermを呼び出すためにはポートにアクセスするための権限が必要です。あなたは"[[doc:rtl/ports\|ports]]"ユニットについての情報を[ここ](http://www.freepascal.org/docs-html/rtl/ports/index.html)で手に入れることができます。
107	117
108	118		最初にやることは、(g)libcをリンクして、IOPermをコールすることです。すべての(g)libc（の関数）にリンクするユニットは、free pascal上にありますが、このユニットをアプリケーションから直接リンクすることは問題をひきおこします。(g)libcライブラリ全体を静的リンクをおこなう、ということはあまり良い方法とはいえません、なぜなら、それはバージョンの間で、しばしば変更されるからです。iopermといった関数はしかしながら、変更することはあまりないと思います。
109	119
110		-	~~`{$IFDEF Linux}`\~~
111		-	~~`function ioperm(from: Cardinal; num: Cardinal; turn_on: Integer): Integer; cdecl; external 'libc';`\~~
112		-	~~`{$ENDIF}`~~
	120	+	``` pascal
	121	+	{$IFDEF Linux}
	122	+	function ioperm(from: Cardinal; num: Cardinal; turn_on: Integer): Integer; cdecl; external 'libc';
	123	+	{$ENDIF}
	124	+	```
113	125
114	126		- "from" はアクセスする最初のポートを指定します。
115	127		- "num" は最初のポートから何ポートアクセスするかを指定します。
116	128
117	129		たとえば、ioperm(\$220, 8, 1)はプログラムに\$220から\$227までのアクセス権限を与えます。
118	130
119	131		IOPermをリンクしたあとで、ポートにアクセスするために、port\[\<Address\>\]配列を使うことができます。
120	132
121		-	~~`{$IFDEF Linux}`\~~
122		-	~~` i := ioperm($220, 8, 1);`\~~
123		-	~~` port[$220] := $00;`\~~
124		-	~~` myLabel.Caption := 'ioperm: ' + IntToStr(i);`\~~
125		-	~~` i := Integer(port[$220]);`\~~
126		-	~~` myOtherLabel.Caption := 'response: ' + IntToStr(i);`\~~
127		-	~~`{$ENDIF}`~~
	133	+	``` pascal
	134	+	{$IFDEF Linux}
	135	+	i := ioperm($220, 8, 1);
	136	+	port[$220] := $00;
	137	+	myLabel.Caption := 'ioperm: ' + IntToStr(i);
	138	+	i := Integer(port[$220]);
	139	+	myOtherLabel.Caption := 'response: ' + IntToStr(i);
	140	+	{$ENDIF}
	141	+	```
128	142
129	143		このコードは、Mandriva Linux 2005とDamn Small Linux 1.5上で、Lazarus 0.9.10を使って、自作のISAカードで\$0220にアクセスしてテストしました。
130	144
131	145		### 一般的なUNIXでのハードウエアアクセス
132	146
133	147		{$IFDEF Unix}
134	148		Uses Clib; // retrieve libc library name.
135	149		{$ENDIF}
136	150
137	151		{$IFDEF Unix}
138	152		function ioperm(from: Cardinal; num: Cardinal; turn_on: Integer): Integer; cdecl; external clib;
139	153		{$ENDIF}
140	154
141	155		注意 FPCはin [[doc:rtl/x86/index.html\|unit x86で]]"fpioperm"よ呼ばれる抽象的な機構を提供しています。そして、入出力機能を定義しています。これらの関数はx86で動作するLinuxとFreeBSDで実装されています。
142	156
143	157		配布と関数のポータビリティのため、必要な抽象化なしにlibcをリンクすることは推奨されていません。libcの手動リンク（つまり、どこからでも使えるように、libcをad hoc宣言をする方法）をおこなうことは推奨されません。
144	158
145	159		(e.g. the above libc import line will unnecessarily fail if the standard C lib is not called libc, like e.g. libroot on BeOS, or on platforms with a non standard C symbol mangling). 訳注：うまいこと訳せないので、和訳せず、そのままのこしておきます。）
146	160
147	161		注意2 _unit_ libcを使うことはどんな状況下でもKylixの互換性の点では推奨されません。このユニットは相対的にポータブルではないからです。(due to excessive exposure of structures and other private symbols)
148	162
149	163		そして、Kylixの互換性の問題からは、なるべく少なく変更すべきです。
150	164
151	165		## シリアル通信
152	166
153	167		[[Hardware Access/ja\|外部リンクセクションにUNIXとWindowsのシリアルポートチュートリアルがあります]]。
154	168
155	169		## 外部リンク
156	170
157	171		通信プロトコルスピードの比較:
158	172
159	173		1. <http://en.wikipedia.org/wiki/Serial_port#Speed>
160	174		2. <http://www.lvr.com/jansfaq.htm> - Jan Axelson's Parallel Port FAQ
161	175		3. <http://en.wikipedia.org/wiki/USB#Transfer_Speed>
162	176		4. <http://en.wikipedia.org/wiki/PCI#Conventional_PCI_bus_specifications>
163	177
164	178		シリアル通信のリンク:
165	179
166	180		1. On UNIX: [1](http://www.easysw.com/~mike/serial/serial.html)
167	181		2. On Windows: <http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=/library/en-us/dnfiles/html/msdn_serial.asp>
168	182		3. Synaser component: <http://synapse.ararat.cz/>
169	183
170	184		ISA デジタルオシロスコープ - 全ソースが含まれるハードウエアのアクセス例：
171	185
172	186		[2](http://eletronicalivre.incubadora.fapesp.br/portal/english/oscilloscope/)
173	187
174	188		---
175	189		From the Free Pascal wiki, page "Hardware Access/ja", as it stood on 2006-08-20 after a change by Saeka-jp, out of the wiki's dump of 2024-05-26. Copyright stays with the author who wrote it, according to the old wiki's [[Licensing]] page. If you have concerns about this material, [message the admin](/wiki-contact).

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