Linux下PCI设备驱动开发详解（二） Linux下PCI设备驱动开发详解（二） 根据上一章的概念，PCI驱动包括PCI通用的驱动，以及根据实际需要设备本身的驱动。 所谓的编写设备驱动，其实就是编写设备本身驱动，因为linux内核的PCI驱动是内核自带的。 为了更好的学习PCI设备驱动，我们需要明白内核具体做了什么，下面我们研究一下，linux PCI通用的驱动到底做了什么？ 注：代码对应的 kernel-3.10.1 一、PCI 拓扑架构 1.1 PCI的系统拓扑 在分析PCIe初始化枚举流程之前，先描述下PCIe的拓扑结构。 如下图所示：
整个PCIe是一个树形的拓扑： 1.2 PCIe的软件框架 PCIe模块涉及到的代码文件很多，在分析PCIe的代码前，先对PCIe涉及的代码梳理如下： 这里以arm架构为例，PCIe代码主要分散在3个目录： 将PCIe代码按照如下层次划分：
arch PCIe driver：放一些和架构强相关的PCIe的函数实现，对应arch/arm/xxx/pci.c acpi PCIe driver: acpi扫描时所涉及的PCIe代码，包括host bridge的解析初始化，PCIe bus的创建，ecam的映射等，对应drivers/acpi/pci*.c PCIe core driver：PCIe的子系统代码，包括PCIe的枚举流程，资源分配流程，中断流程等，主要对应drivers/pci/*.c PCIe port bus driver：PCIe port的四个service代码的整合，四个service主要是指PCIe dpc/pme/aer/hp，对应drivers/pci/pcie/* PCIe ep driver：叶子节点的设备驱动，比如显卡、网卡、NVMe； 二、Linux内核实现 PCIe的代码文件这么多，初始化涉及的调用也很多，从哪里开始看呢？ 1. PCIe初始化流程 内核通过initcore的level决定模块的启动顺序： 可以看出关键symbol的调用顺序如下：
pcibus_class_init：注册pci_bus_class，完成后创建了/sys/class/pci_bus目录； pci_driver_init：注册pci_bus_type，完成后创建了/sys/bus/pci目录； acpi_pci_init：注册acpi_pci_bus，并设置电源管理相应的操作； acpi_init()：acpi启动所涉及到的初始化流程，PCIe基于acpi的启动流程从该接口进入； 下面对acpi_init()流程展开，主要找和PCI初始化相关的调用： mmcfg_late_init()：acpi先扫描MCFG表，MCFG表定义了ecam的相关资源； acpi_pci_root_init()：定义pcie host bridge device的attach函数，ACPI的definition block中使用PNP0A03表示一个PCI host bridge； acpi_pci_link_init()：注册pci_link_handler，主要和PCIe IRQ相关； acpi_bus_scan()：会通过acpi_walk_namespace()遍历system中所有的device，并为这些acpi device创建数据结构，执行对应device的attach函数。根据ACPI spec定义，PCIe host bridge device定义在DSDT表中，acpi在扫描中扫描DSDT，如果发现了PCIe host bridge，就会执行device对应的attach函数，调用acpi_pci_root_add()； acpi_pci_root_add()： 以上流程主要是PCI设备的bdf号； 1. PCIe枚举流程 我们先看内核代码： 这个函数主要是建立ecam映射，将ecam的空间进行映射，这样cpu就可以通过内存访问到相应设备的配置空间； pci_create_root_bus()：用来创建该{segment: busnr}下的根总线。传递的参数： NULL：host bridge设备的parent节点； busnum：总线号； pci_root_ops：配置空间的操作接口； resource：私有数据，用来保存总线号，IO空间，mem空间等信息； 以下依次函数调用是： 更详细的分析请参见后面的参考资料 总的来说，枚举流程分为3步： 3. PCIe的资源分配 PCIe设备枚举完成后，PCI总线号已经分配，PCIe ecam的映射、PCIe设备信息、bar的个数以及大小等已经ready，但是此时并没有给PCI device的bar、IO、mem分配资源。 这时就需要走到PCIe的资源分配流程，整个资源分配的过程就是从系统的总资源里给每个PCI device的bar分配资源。给每个PCI桥的base、limit的寄存器分配资源。 PCIe的资源分配流程整体比较复杂，主要介绍下总体的流程，对关键的函数再做展开。 PCIe资源分配的入口在pci_acpi_scan_root()->pci_bus_assign_resources()，详细代码如下： 其中pbus_assign_resources_sorted，这个函数先对当前总线下设备请求的资源进行排序。 总而言之，PCIe的资源枚举过程可以概括为如下： 四、总结 1. 枚举过程 主要是发现设备，主要流程如下： 2. 资源分配过程 主要是管理设备，方便我们使用设备，主要流程如下： 五、未完待续 Linux下PCI设备驱动开发详解（三），从内核角度来说，一切皆文件，下面从总线、设备、驱动的角度，详细看一下PCI设备如何变成文件的。 四、参考资料 https://blog.csdn.net/kunkliu/article/details/ https://pcisig.com/
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