2-UEFI的PCI设备扫描以及optionRom加载

1. 含有optionRom信息的PCI配置空间

1.1 Pci设备的配置空间

PCI/PCIE总线时处理器系统的一部分，主要功能时连接外部设备。PCI总线有独立的地址空间，它与处理器的地址空间是隔离的。PCI下面的设备是以类似于桥的方式互相连接的，PCI树的根节点被叫做PCI Root Bridge，在它之下就是BUS(0)。BUS(0)下面可以连接两种设备，分别是PCI Bridge和PCI Agent。其中PCI Bridge用来扩展原来的PCI总线，在PCI Bridge之下可以延伸出新的总线，以此连接更多的设备。而PCI Agent就是真正的PCI设备(比如网卡)了，是PCI树的最末端。我们RAID/HBA卡属于PCI设备，下面介绍的PCIE配置空间，也是以Agent设备为例子来说明的。

PCI设备的配置空间是256个字节；PCIE设备的配置空间是4K。目前我们知道配置空间的前面的一些字节就可以了。Agent的配置空间被成为Type 00h，主要的显示如下所示：

图1-1 agent设备的配置空间

对于我们目前经常需要使用到的字段主要是0-31：Vendor ID，Device ID：标记了一个设备的生产厂商和具体的设备。

0x30的位置开始存储着expansion rom的基础地址。

备注：对于Bridge设备，存储expansion rom信息的寄存器在0x38这个位置，具体显示如下：

图1-2 bridge设备的配置空间

BISO若是想知道存储的optionRom需要多大的空间，只需要想0x30或者0x38寄存器的位置全部写上0，再读回来，就可以知道这个optionRom的大小了。

有关详细的说明，可以参考：https://blog.csdn.net/jiangwei0512/article/details/51603525

1.2 optionRom的标记

上一小节记录了，optionRom信息在PCI的配置空间上存储的位置。本小节分析一下optionRom的头是什么样子的。

optionRom的头由UEFI的spec来规定的，具体的内容如下所示：

图1-3 optionRom的镜像和头

如上图所示，PCI Option ROM由image header, PCI data structure和Image 三个部分组成。

首先，在Option ROM的头两个字节是magic number: "0x55“，“0xAA"。由此可以验证是否是合法的option rom.

其次，在0x18-0x19这个位置可以获取到PCI Data structure pointer, 这其实是一个地址，由这个地址，我们可以得到PCI Data structure所存放的位置。通过解析PCI Data structure，我们可以获得ROM的version, class type， size等等信息。

Image是我们真正的可执行代码，是由我们写的代码生成的。

这里的详细信息，可以参见：https://blog.csdn.net/huangkangying/article/details/8932463

2. optionRom的加载过程

2.1 镜像大小确认的流程

在optionRom正式从flash加载到内存中之前，需要进行optionRom基本信息的获取，例如获取optionRom的大小信息。这里的函数调用关系如下所示：

图2-1 optionRom基本信息获取流程

在这个流程里面，最终会调用函数GetOpRomInfo这个函数。

这个函数的主要作用就是获取optionRom的大小信息，函数主要流程如下所示：

这个函数里面会向寄存器0x30或者0x38（区分叶节点和桥节点）的高11-31位置（32位的寄存器）写入全是1的数值。再将该寄存器的值读回来，就会获得基本的rom大小信息，保存在RomSize变量里面。

2.2 镜像加载流程

2.2.1 ProcessOptionRom

设备进行PCI设备扫描的大体流程如下：

图2-2 optionRom加载的流程

加载root桥下面每一个子节点的optionRom

枚举一个root桥下面所有设备的函数是：

判断当前的root桥下面，是否有一个子节点。在确保有子节点且子节点不是指向自己本身，可以执行optionRom的加载。若是root下面的节点仍然有子成员，那么继续执行这个函数，一层套一层，否则执行函数LoadOpRomImage。

这里按照pci的拓扑结构进行划分，一层又一层。直到根节点。

2.2.2 进LoadOpRomImage

将存在optionRom设备的optionRom加载到内存中

前面已经说过，存放optionRom位置信息的寄存器在PCI设备的0x30或者0x38的位置，主要是区分两种类型的PCI设备。下面有着代码的证据：

如果设备时PCI的桥设备，这个寄存器所在的位置就是0x38，否则这个寄存器的位置就是0x30。

为Rom的头结构与PCIR结构申请空间，并且是能rom相关的寄存器

从指定的rombar的偏移地址读取数据，若是读取的数据头不是0x55aa，将会向下面偏移接下来的512字节。若是找到了，那就停止向下偏移寻址。这里的RomSize就是根据3.1小节的内容读取出来的数据。

若是找到了optionRom，将FirstCheck标记设置为FALSE，若是Pcir寄存器的偏移是0，偏移不是4字节对齐，或者偏移过大，都会停止该流程。

读取PCIr寄存器的值，标记位不对，结束流程；image大小过大结束流程；代码类型若是legacy的，那就为LegacyImageLength赋值。

Legacy类型的代码，Rom的size是最大值的。若是读取的rom的大小是大于0的，将rom读取到内存中。

将读取到的rom大小与子内存中的位置，为PciDevice->PciIo赋值。将optionRom的大小与位置信息，赋值给内部的数据结构。

2.2.3 流程性总结

在PCI设备枚举阶段，会根据当前的pci root节点下面是否有设备，进行optionRom的扫描。扫描过程中区分节点设备和桥设备。节点设备存放optionRom信息的寄存器在PCI配置寄存器偏移0x30的位置，桥设备存放optionRom信息的寄存器在0x38的偏移位置上。以下的内容以节点设备为例子。

若是想把optionRom拷贝到内存，先把0x30位置的内容读取回来，存放在PCI_EXPANSION_ROM_HEADER数据类型变量里面。这个数据类型是：

PciHostBridgeResourceAllocator