LDD-PCI

简介

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PCI（Peripheral Component Interconnect）用来指明计算机的各个部分如何进行交互，用来取代ISA（Industry Standard Architecture），实现更高效的、平台独立的、使外围设备更加易于移动的总线标准。

每个PCI设备通过bus number（8bit）、device number（5bit）、function number（3bit）寻址。可以通过lspci，/proc/bus/pci/devices，/sys/bus/pci/devices等查看这些信息。

 

地址空间

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PCI的地址空间分为三种：memory locations、IO ports、configuration registers。同一PCI总线上的所有设备共享前两种地址空间。

PCI设备上电时，处于非活跃状态，只能进行configuration transaction——对PCI controller内的寄存器进行读写。系统启动阶段，固件（或者kernel）会对PCI外设进行配置，将其地址空间映射到CPU的地址空间。

PCI设备通过struct pci_device_id来标识，然后通过MODULE_DEVICE_TABLE宏导出到用户空间——

MODULE_DEVICE_TABLE(PCI, id_table);

会创建一个指向struct pci_device_id表的局部变量__mod_pci_device_table。在编译内核的过程中，depmod会寻找__mod_pci_device_table中所有设备的模块，并且把模块的名称和设备的名称添加到/lib/modules/KERNEL_VERSION/modules.pcimap中。

 

PCI驱动

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PCI驱动的内核数据结构struct pci_driver，包括名称（显示在sysfs）、适用的id_table、回调函数probe、remove、suspend。调用pci_register_driver可以将struct  pci_driver注册到PCI core中；调用pci_unregister_driver可以移除所有与之绑定的pci设备，在函数返回前还会调用回调函数remove。2.6内核可以通过修改/sys/bus/pci/drivers/NAME/new_id动态分配驱动的PCI设备ID。

probe函数内，驱动程序需要首先调用pci_enable_device唤醒设备。

要访问PCI设备的配置空间，通过<linux/pci.h>中的函数pci_read(write)_config_WORDLEN读写配置寄存器，这些函数通过pci_bus_read(write)_config_WORDLEN实现。每个PCI设备最多实现六个IO地址区域，每个区域包括内存或IO寄存器；许多设备将IO寄存器实现在内存区域中。和计算机的主存不一样，有的IO寄存器不能采用高速缓存——读操作会清空其内容，因此需要配置其是否可进行预取。pci_resource_start/end/flags可以获取到PCI设备的地址空间资源；flag的值定义在linux/ioport.h中。

 

中断

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系统启动阶段，计算机的固件会分配中断号，保存在配置寄存器60（PCI_INTERRUPT_LINE）中，一个字节，最多256个中断号。如果设备不支持中断，61号寄存器（PCI_INTERRUPT_PIN）为0；否则是非0值。

每个PCI connector有四个中断引脚，每个引脚都单独地引到主板的中断控制器。

PCI_INTERRUPT_PIN是只读寄存器，告知计算机使用的是哪个引脚。每个device board能够连接最多8个设备，每个设备使用一个引脚，写在自己的配置寄存器中。用一个设备板上的不同设备可以使用不同的中断引脚，也可以使用相同的引脚。

PCI_INTERRPU_LIN是读写寄存器，计算机启动时，固件扫描PCI设备，根据中断引脚的路由方法设置寄存器的值；对于设备驱动，这个寄存器是只读的。最新版本的内核在某些情况下可以不通过BIOS分配中断line。

 

LDD接下来简要介绍了iSA，MCA，EISA，VLB，SBus，NuBus以及一些external buses。