PCI 结构概述
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1 概述
虽 PCI 设计时与体系结构无关,但笔者还是愿意聊聊在非 x86 体系上 PCI 的细节
PCI 全称 Peripheral Component Interconnect,本地话叫外围设备互联,顾名思义,其就是用于连接外设的,比如声卡、网卡等
现代 CPU 的速度都远远快于外围设备,这个速度间的不匹配就需要一个“连接器”(桥,Bridge)来缓冲一下。因此 CPU 都是直接和一个主桥相联,这个主桥下就是 0 号 PCI 总线。(MIPS 和主桥间是通过 64 bit SysAD 总线,在 x86 上是通过前端总线相联)。下图就是早期福珑迷你 PC 的框图:
上图的 North Bridge 就是一个 PCI 主桥,由此引出的总线就是 0 号 PCI 总线。可以看到 PCI Bus 0 上挂了一个 7000M 的显卡,一个 8139 的网卡,一个 NEC USB 2.0 的芯片以及一个 VIA 的南桥。
再看一个 MIPS 公司的 malta 评估板的框图:
该评估板广泛用于 MIPS 公司自己的 MIPS Core 的评估,4K,5K,24K,34K 系列皆用该板,只是 Core 不一样而已。
Malta 这个主桥也是通过 SysAD 总线和 CPU 相联,不过他还把内存控制器放到了这个主桥内。出来的 PCI Bus 0 也是挂了一个 AMD 的网卡,一个 Crystal 的声卡,还有一个 Intel PIIX4E 的南桥。
2 PCI 设备寻址
PCI 设备由一个 8 bit 的总线号,一个 5 bit 的设备编号以及一个 3 bit 的功能编号来标识
因此一个主桥下最多拥有 256 个总线,这个对大型系统上而言是不够的,为此 Linux 引入 PCI 域的概念,每个 PCI 域可拥有 256 个总线,而每个总线可有 32 个设备,每个设备则可以是多功能板(如音频设备加 CD-ROM 驱动器,最多 8 个功能)。所以每个功能都可以用一个 16 bit 的值来标识,该值用作 PCI 总线内设备的唯一地址
例如在 Malta 板上,lspci 则有如下输出:
0000:00:00.0 Galileo GT64xxx Bridge(0x11ab/0x4620) 0000:00:0a.0 Intel PIIX4 Bridge (0x8086/0x7110) 0000:00:0a.1 Intel PIIX4 IDE (0x8086/0x7111) 0000:00:0a.2 Intel PIIX4 USB (0x8086/0x7112) 0000:00:0a.3 Intel PIIX4 Power (0x8086/0x7113) 0000:00:0b.0 AMD PCNET32 ethernet (0x1022/0x2000) 0000:00:0c.0 Crystal sound card (0x1013/0x6005)
0000 即为 PCI 域
00 则为 PCI Bus 号
00, 0a, 0b, 0c 则为设备号
0, 1, 2, 3 则为功能号,其皆属于 0a 这个设备,则 IDE, USB, Power 皆在同一 PIIX4 桥内
3 调试技巧
3.1 初始化时让 Kernel 忽略某些设备
即让该设备不参与 ioport, iomem 及 irq 资源的分配
常用于资源冲突时,排除该设备的影响
具体的,只要修改 pci_scan_device() 这个函数(位于 drivers/pci/probe.c)的行为,在 pci_setup_device() 之前 return 一个空指针即可,如要忽略所有 Intel 的 PCI 设备,则:
if (0x8086 == (l & 0xffff)) return NULL;
l & 0xffff 所得即为设备的 Vendor ID,0x8086 为 Intel PCI 设备的 Vendor ID
再如忽略一个 Intel 的、Device ID 为 0x7113 的设备:
if ( (0x8086 == (l & 0xffff)) && (0x7113 == ((l >> 16) & 0xffff)) ) return NULL;
3.2 初始化时拒绝 Kernel 重新分配的 ioport, iomem, irq 等 resource
即使用 bootloader 已经为该设备分配的 resource
PCI 子系统在读取设备配置空间的 ioports, iomem 等 resource 后,会调用 pci_bus_alloc_resource() 为之从内核的 resource 里分配,尔后通过调用 pci_update_resource() 将新分配的 resource 写入设备的配置空间寄存器
因此只要在 pci_bus_alloc_resource() 之前直接返回即可,这个需要修改 __pci_assign_resource() 这个函数,其位于 drivers/pci/setup-res.c
即,修改后的 __pci_assign_resource() 为:
static int __pci_assign_resource(struct pci_bus *bus, struct pci_dev *dev, int resno) { struct resource *res = dev->resource + resno; resource_size_t size, min, align; int ret; if(dev->vendor == 0x1022) return 0; ...... ......
对于 irq 资源的分配干预,则将 pcibios_init() 中的 pci_fixup_irqs() 注去即可,pcibios_init() 位于 arch/mips/pci/pci.c