PCie驱动综述分析

PCie 驱动

Pcie设备上有三种地址空间：PCI的I/O空间、PCI的存储空间和PCI的配置空间。

Pce的配置空间：

PCI有三个相互独立的物理地址空间：设备存储器地址空间、I/O地址空间和配置空间。配置空间是PCI所特有的一个物理空间。由于PCI支持设备即插即用，所以PCI设备不占用固定的内存地址空间或I/O地址空间，而是由操作系统决定其映射的基址。

系统加电时，BIOS检测PCI总线，确定所有连接在PCI总线上的设备以及它们的配置要求，并进行系统配置。所以，所有的PCI设备必须实现配置空间，从而能够实现参数的自动配置，实现真正的即插即用。

PCI总线规范定义的配置空间总长度为256个字节，配置信息按一定的顺序和大小依次存放。前64个字节的配置空间称为配置头，对于所有的设备都一样，配置头的主要功能是用来识别设备、定义主机访问PCI卡的方式（I/O访问或者存储器访问，还有中断信息）。其余的192个字节称为本地配置空间，主要定义卡上局部总线的特性、本地空间基地址及范围等。

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一般来说，基于pcie总线的驱动，需要涉及到pci_driver pci_dev pci_device_id .

pci_device_id : 用于标识pcie设备，通过上图的厂商Id 设备Id 功能号等唯一确定一个pcie 设备,内核通过这个结构体确认驱动与设备是否匹配。

pci_dev : 一般pcie 设备都具有热拔插功能，当内核检测到有pcie设备插入时，会与相应的Pci_driver : 当有相应的设备匹配会调用驱动的相关方法，驱动中通常要做的是读出Base Adrress Register1-6 的值，这是pcies设备6个内存空间的基地址，然后通过ioremap方法映射成虚拟地址，至于6个内存空间的具体含义需要依赖于设备。

在用模块方式实现PCI设备驱动程序时，通常至少要实现以下几个部分：初始化设备模块、

设备打开模块、数据读写和控制模块、中断处理模块、设备释放模块、设备卸载模块。例如

/* 指明该驱动程序适用于哪一些PCI设备*/

static struct pci_device_id demo_ids[] = {

{ PCI_DEVICE(PCI_VENDOR_ID_INTEL, PCI_DEVICE_ID_INTEL_82810_IG1) },

{ PCI_DEVICE(PCI_VENDOR_ID_INTEL, PCI_DEVICE_ID_INTEL_82810_IG3) },

{ PCI_DEVICE(PCI_VENDOR_ID_INTEL, PCI_DEVICE_ID_INTEL_82810E_IG) },

{ PCI_DEVICE(PCI_VENDOR_ID_INTEL, PCI_DEVICE_ID_INTEL_82815_CGC) },

{ PCI_DEVICE(PCI_VENDOR_ID_INTEL, PCI_DEVICE_ID_INTEL_82845G_IG) },

{ 0, },

};

这个 pci_device_id 结构需要被输出到用户空间, 来允许热插拔和模块加载系统知道什么模块使用什么硬件设备. 宏 MODULE_DEVICE_TABLE 完成这个. 例如:

MODULE_DEVICE_TABLE(pci, demo_ids);

struct demo_card {

unsigned int magic;

/* 使用链表保存所有同类的PCI设备*/

struct demo_card *next;

/* ... */

}

/* 中断处理模块*/

static void demo_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs)

{

/* ... */

}

/* 设备文件操作接口*/

static struct file_operations demo_fops = {

owner:THIS_MODULE,/* demo_fops所属的设备模块*/

read:demo_read,/* 读设备操作*/

write:demo_write,/* 写设备操作*/

ioctl:demo_ioctl,/* 控制设备操作*/

mmap:demo_mmap,/* 内存重映射操作*/

open:demo_open,/* 打开设备操作*/

release:demo_release/* 释放设备操作*/

/* ... */

};

/* 设备模块信息*/

static struct pci_driver demo_pci_driver = {

name:demo_MODULE_NAME,/* 设备模块名称*/

id_table:demo_idsl,/* 能够驱动的设备列表*/

probe:demo_probe,/* 设备与驱动匹配时调用

remove:demo_remove/* 卸载设备模块*/

/* ... */

};

3.初始化设备模块

在Linux系统下，想要完成对一个PCI设备的初始化，需要完成以下工作：

检查PCI总线是否被Linux内核支持；

检查设备是否插在总线插槽上，如果在的话则保存它所占用的插槽的位置等信息。

读出配置头中的信息提供给驱动程序使用。

当Linux内核启动并完成对所有PCI设备进行扫描、登录和分配资源等初始化操作的同时，会建立起系统中所有PCI设备的拓扑结构，此后当PCI驱动程序需要对设备进行初始化时，一般都会调用如下的代码：

static int __init demo_init_module (void)

{

/* 检查系统是否支持PCI总线*/

if (!pci_present())

return -ENODEV;

/* 注册硬件驱动程序*/

if (!pci_register_driver(&demo_pci_driver)) {

pci_unregister_driver(&demo_pci_driver);

return -ENODEV;

}

/* ... */

return 0;

}