Linux的PCI子系统驱动框架简析

一、PCI子系统介绍

1. PCI和PCIe在软件层面是可以兼容的，但是前者是并口的，并且速率较低
2. PCI局部总线也是主从的，PCI设备均可当做主设备也可当做从设备，以下仅讨论从设备
3. 树型结构+总线结构，CPU通过Host/PCI桥连接到0号PCI局部总线，0号PCI局部总线可以连接PCI设备，也可以连接PCI-PCI桥，连接到1号PCI局部总线
4. PCI设备的三个地址空间：配置地址空间、内存地址空间、IO地址空间
5. 配置地址空间的步骤：第一个时钟周期，FRAME拉低，AD总线上传输地址，C/BE发送命令，DELSEL表示从设备被选中；第二个时钟周期，AD总线上传输数据，C/BE发送字节有效指令；其中的IRDY和TRDY表示发起者和目标的准备信号，两者都拉低才表示有效，否则插入等待周期；最后一个周期，FRAME拉高，但是实际传输完成是在IRDY也拉高时。
6. PCI设备中存储配置信息，初始化的时候通过配置读命令先读取配置信息，分配空间后，再使用配置写命令将分配地址的基址放入配置空间的基址寄存器中
7. 两种配置方式：Type0选择总线上的设备，Type1将请求传递到另一个总线，Type1比Type0多了总线地址和设备地址，两者都存在功能地址和寄存器地址。
8. 配置空间的一些寄存器，厂商ID、设备ID、外设类型、基址寄存器（配置空间有6个基址寄存器，每个都表示一个bar）

二、基本结构体介绍

// PCI设备
struct pci_dev{
  unsigned short vendor;          // 对应着配置空间的寄存器
  unsigned short device;
  unsigned short subsystem_vendor;
  unsigned short subsystem_device;
  unsigned int class;
  ...
};
// 驱动支持的设备列表
struct pci_device_id{
  __u32 vendor, device;
  __u32 subvendor, subdevice;
  __u32 class, class_mask;
  kernel_ulong_t driver_data;
};
// PCI驱动
struct pci_driver{
  const char *name;    // 名字
  int (*probe)(struct pci_dev* dev, const struct pci_device_id *id);
  void (*remove)(struct pci_dev* dev);
  ...
  struct device_driver driver;      // 父对象
};

三、驱动程序的流程

// PCI设备驱动
1. 使用module_pci_driver注册一个pci_driver
2. PCI总线和platform总线类似，id_table属性匹配时，调用probe函数，id_table中存储了设备信息
3. probe函数中，pci_enabale_deivce使能PCI设备、pci_resource_xx得到资源的起始地址、结束地址、标志、长度等信息，pci_request_regions申请内存资源和IO资源，ioremap/ioport_map映射地址空间到虚拟地址，pci_set_drvdata设置为driver_data，后续可以按照字符设备的注册流程，形成一个字符设备节点
4. remove函数中，释放资源，并最后pci_release_regions释放资源、pci_disable_device取消使能PCI设备
5. file_operations结构体中使用得到的虚拟地址进行读写操作。

四、后续补充。。。