c语言－遍历pci设备（1）io访问

前言

最近楼主比较苦逼啊，主管布置了一道访问pci的作业，这个作业使用io方式还可以非常浪地将所有的东西都给读取出来，虽然不能读取出pci-e设备的所有信息，但是还是可以将256位的其他东西给读出来的。

本文将先从io访问模式进行对pci访问的设置，在这里我所使用的包含了dos和linux，这样可以看到这2个的系统代码的不同。

pci简介

PCI总线是一种高性能32位或者64位的多路复用地址或者数据行的总线。相当于现实生活中的公路，是所谓的信号通道。可以在这上面传输数据、控制信号等等。

作用：高度集成外围控制其、外围插件和处理器/内存系统之间的互连机制。

如果要访问PCI 设备，首先要确定PCI设备在系统中的物理连接情况。描述这个连接情况的数据是“总线号”、“设备号”和“功能号”。一个系统可以有256个PCI总线，每个总线上可以有32个设备，每个设备可以具有8个功能（每个功能作为一个PCI设备）。当这三个数据确定的时候，就可以在系统中唯一确定一个PCI 设备。

8~10:功能位. 有时候,一个pci设备对应多个功能.将每个功能单元分离出来,对应一个独立的pci device
11~15位:设备号 对应该pci总线上的设备序号
16~23位:总线号 根总线的总线号为0.每遍历到下层总线,总线号+1

PCI拓扑结构图

在上图的总线结构中,ethernet设备和pci-pci bridge的同类型资源空间必须要是pci bus0的一个子集

例如,pci bus 0的I/O端口资源是0x00CC~0x01CC. Ethernet设备的I/O范围的是0x00CC~0x0xE0.那么pci-pci bridge的I/O端口范围就必须要在0x0xE0~0x01CC之间.

同样,SCSI和VIDEO同类型资源必须要是pci_bus1的子集.pci bus1上有一个pci桥,对应的资源也就是它所连桥上的资源.即pci_bus->self.也就是说，下层总线的资源是它上层总线资源的子集。上层总线资源是下层总线资源的父集。

其实,每个PCI设备的资源地始地址都是由操作系统设置的.在x86上,都由bios设置好了.

pci配置空间

PCI配置空间是一块容量为256字节并具有特定记录结构或模型的地址空间，通过配置空间，我们可以了解该PCI设备的一些配置情况，进而控制该设备，除主总线桥以外的所有PCI设备都必须事先配置空间.

配置空间的前64个字节叫头标区，头标区又分成两个部分，第一部分为前16个字节，在各种类型的设备中定义都是一样的，其他字节随各设备支持的功能不同而有所不同，位于偏移0EH的投标类型字段规定了是何种布局，目前有三种头标类型，头标类型1用于PCI-PCI桥，头标类型2用于PCI-CARDBUS桥，头标类型0用于其他PCI设备，下图为头标类型0的头标区布局。

头标区中有5个字段涉及设备的识别。

• 供应商识别字段（Vendor ID）

偏移：00H。该字段用以标明设备的制造者。一个有效的供应商标识由PCI SIG来分配，以保证它的唯一性。0FFFFH是该字段的无效值。

• 设备识别字段（Device ID）

偏移：02H。用以标明特定的设备，具体代码由供应商来分配。

• 版本识别字段（Revision ID）

偏移：08H。用来指定一个设备特有的版本识别代码，其值由供应商提供，可以是0。

• 头标类型字段（Header Type）

偏移：0EH。该字段有两个作用，一是用来表示配置空间头标区第二部分的布局类型；二是用以指定设备是否包含多功能。位7用来标识一个多功能设备，位7为0表明是单功能设备，位7为1表明是多功能设备。位0-位6表明头标区类型。

• 分类代码字段（Class Code）

偏移：09H。标识设备的总体功能和特定的寄存器级编程接口。该字节分三部分，每部分占一个字节，第一部分是基本分类代码，位于偏移0BH，第二部分叫子分类代码，位于偏移0AH处，第三部分用于标识一个特定的寄存器级编程接口。

io口访问pci设备

在dos下申请相关的接口就可以得到io口，通过cf8和cfc的模式进行读取遍历pci设备。

#include <stdio.h>
typedef unsigned long DWORD;
typedef unsigned int WORD;
#define MK_PDI(bus,dev,func) (WORD)((bus<<8)|(dev<<3)|(func))
#define MK_PCIaddr(bus,dev,func) (DWORD)(0xf8000000L|(DWORD)MK_PDI(bus,dev,func)<<8)
#define PCI_CONFIG_ADDRESS 0xCF8 
#define PCI_CONFIG_DATA 0xCFC
DWORD inpd(int inport)
{
DWORD data;
asm mov dx,inport;
asm lea bx,data;
__emit__(
0x66,0x50,
0x66,0xED,
0x66,0x89,0x07,
0x66,0x58);
return data;
}

void outpd(int outport,DWORD addr)
{
asm mov dx,outport;
asm lea bx,addr;
__emit__(
0x66,0x50,
0x66,0x8B,0x07,
0x66,0xEF,
0x66,0x58);
}
DWORD GetData(DWORD addr)
{
DWORD data;
outpd(PCI_CONFIG_ADDRESS,addr);
data = inpd(PCI_CONFIG_DATA);
return data;
}
int main()
{
int bus,dev,func;
DWORD addr,addr1,addr2,addr3;
DWORD data,data1,data2,data3;
printf("Bus#\tDev#\tFunc#");
printf("\n");
for (bus = 0; bus <= 0x63; ++bus)
{
for (dev = 0; dev <= 0x1F; ++dev)
{
for (func = 0; func <= 0x7; ++func)
{
addr = MK_PCIaddr(bus,dev,func);
data = GetData(addr);
if((WORD)data!=0xFFFF) 
{
printf("%2.2x\t%2.2x\t%2.2x\t",bus,dev,func);
printf("\n"); 
}
}
}
}
return 0;
}

在linux系统下就很简单了，直接看代码吧！

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/io.h>
#define PCI_MAX_BUS 255
#define PCI_MAX_DEV 31
#define PCI_MAX_FUN 7
#define PCI_BASE_ADDR 0x80000000L
#define CONFIG_ADDR 0xcf8
#define CONFIG_DATA 0xcfc

typedef unsigned long DWORD;
typedef unsigned int WORD;
typedef unsigned long DWORD;

int main()
{
WORD bus,dev,fun;
DWORD addr,data;
int ret;
printf("bus#\tdev#\tfun#\t");
printf("\n");
ret = iopl(3);
if(ret < 0)
{ 
perror("iopl set error");
return -1;
}
for(bus = 0; bus <= PCI_MAX_BUS; bus++)
for(dev = 0; dev <= PCI_MAX_DEV; dev++)
for(fun = 0; fun <= PCI_MAX_FUN; fun++)
{
addr = PCI_BASE_ADDR|(bus << 16)|(dev << 11)|(fun << 8);
outl(addr,CONFIG_ADDR);
data = inl(CONFIG_DATA);
if((data != 0xffffffff)&&(data != 0))
{
printf("%2x\t%2x\t%2x",bus,dev,fun);
printf("\n");
} 
}
ret = iopl(0);
if(ret < 0){
perror("iopl set error");
return -1;
}
return 0;

}

后记

今天暂时到这里，下一章将介绍什么是mmio，如何实现的！欢迎关注！