linux设备驱动之PCIE驱动开发

PCIE（PCI Express)是INTEL提出的新一代的总线接口,目前普及的PCIE 3.0的传输速率为8GT/s，下一代PCIE 4.0将翻番为16GT/S，因为传输速率快广泛应用于数据中心、云计算、人工智能、机器学习、视觉计算、显卡、存储和网络等领域。PCIE插槽是可以向下兼容的，比如PCIE 1X接口可以插4X、8X、16X的插槽上。

实现基本的PCIE驱动程序，实现以下模块：初始化设备、设备打开、数据读写和控制、中断处理、设备释放、设备卸载。本程序适合PCIE驱动开发通用调试的基本框架，对于具体PCIE设备，需要配置相关寄存器才可以使用！

源代码

#include 
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#include  

MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
MODULE_DESCRIPTION("pcie device driver");

#define DEV_NAME "hello_pcie"
#define DEBUG 

#ifdef DEBUG
	#define DEBUG_ERR(format,args...) \
	do{  \
		printk("[%s:%d] ",__FUNCTION__,__LINE__); \
		printk(format,##args); \
	}while(0)
#else
	#define DEBUG_PRINT(format,args...) 
#endif

//1M 
#define DMA_BUFFER_SIZE 1*1024*1024 
#define FASYNC_MINOR 1
#define FASYNC_MAJOR 244
#define DEVICE_NUMBER 1
 
static struct class * hello_class;
static struct device * hello_class_dev;

struct hello_device
{
	struct pci_dev* pci_dev;
	struct cdev cdev;
	dev_t devno;
}my_device;

//barn(n=0,1,2或者0，1，2，3，4，5) 空间的物理地址，长度，虚拟地址
unsigned long bar0_phy;
unsigned long bar0_vir;
unsigned long bar0_length;
unsigned long bar1_phy;
unsigned long bar1_vir;
unsigned long bar1_length;

//进行DMA转换时，dma的源地址和目的地址
dma_addr_t dma_src_phy;
dma_addr_t dma_src_vir;
dma_addr_t dma_dst_phy;
dma_addr_t dma_dst_vir;

//根据设备的id填写,这里假设厂商id和设备id
#define HELLO_VENDOR_ID 0x666
#define HELLO_DEVICE_ID 0x999
static struct pci_device_id hello_ids[] = {
    {HELLO_VENDOR_ID,HELLO_DEVICE_ID,PCI_ANY_ID,PCI_ANY_ID,0,0,0},
    {0,}
};
MODULE_DEVICE_TABLE(pci,hello_ids);

static int hello_probe(struct pci_dev *pdev, const struct pci_device_id *id);
static void hello_remove(struct pci_dev *pdev);
static irqreturn_t hello_interrupt(int irq, void * dev);

//往iATU写数据的函数
void iATU_write_config_dword(struct pci_dev *pdev,int offset,int value)
{
	
}

//假设需要将bar0映射到内存
static void iATU_bar0(void)
{
	//下面几步，在手册中有example
	//iATU_write_config_dword(my_device.pci_dev,iATU Lower Target Address ,xxx);//xxx表示内存中的地址，将bar0映射到这块内存
	//iATU_write_config_dword(my_device.pci_dev,iATU Upper Target Address ,xxx);//xxx表示内存中的地址，将bar0映射到这块内存

	//iATU_write_config_dword(my_device.pci_dev,iATU Control 1,0x0);//映射的时内存，所以写0x0
	//iATU_write_config_dword(my_device.pci_dev,iATU Control 2,xxx);//使能某个region，开始地址转换
}


//往dma配置寄存器中读写数据的函数，这是难点一：dma寄存器的寻址。
int dma_read_config_dword(struct pci_dev *pdev,int offset)
{
	int value =0;
	return value;
}

void dma_write_config_dword(struct pci_dev *pdev,int offset,int value)
{
	
}

void dma_init(void)
{
	int pos;
	u16 msi_control;
	u32 msi_addr_l;
	u32 msi_addr_h;
	u32 msi_data;
	
	//1.dma 通道0 写初始化 。如何访问DMA global register 寄存器组需要根据具体的硬件，可以通过pci_write/read_config_word/dword，
	//也可以通过某个bar，比如通过bar0+偏移量访问。
	//1.1 DMA write engine enable =0x1，这里请根据自己的芯片填写
	//dma_write_config_dword(->pci_dev,DMA write engine enable,0x1);	
	//1.2 获取msi能力寄存器的地址
	pos =pci_find_capability(my_device.pci_dev,PCI_CAP_ID_MSI);
	//1.3 读取msi的协议部分，得到pci设备是32位还是64位，不同的架构msi data寄存器地址同
	pci_read_config_word(my_device.pci_dev,pos+2,&msi_control);
	//1.4 读取msi能力寄存器组中的地址寄存器的值
	pci_read_config_dword(my_device.pci_dev,pos+4,&msi_addr_l);	
	//1.5 设置 DMA write done IMWr Address Low.这里请根据自己的芯片填写
	//dma_write_config_dword(my_device.pci_dev,DMA write done IMWr Address Low,msi_addr_l);
	//1.6 设置 DMA write abort IMWr Address Low.这里请根据自己的芯片填写
	//dma_write_config_dword(my_device.pci_dev,DMA write abort IMWr Address Low,msi_addr_l);
	
	if(msi_control&0x80){
		//64位的
		//1.7 读取msi能力寄存器组中的高32位地址寄存器的值
		pci_read_config_dword(my_device.pci_dev,pos+0x8,&msi_addr_h);
		//1.8 读取msi能力寄存器组中的数据寄存器的值
		pci_read_config_dword(my_device.pci_dev,pos+0xc,&msi_data);
		
		//1.9 设置 DMA write done IMWr Address High.这里请根据自己的芯片填写
		//dma_write_config_dword(my_device.pci_dev,DMA write done IMWr Address High,msi_addr_h);
		//1.10 设置 DMA write abort IMWr Address High.这里请根据自己的芯片填写
		//dma_write_config_dword(my_device.pci_dev,DMA write abort IMWr Address High,msi_addr_h);
		
	} else {
		//1.11 读取msi能力寄存器组中的数据寄存器的值
		pci_read_config_dword(my_device.pci_dev,pos+0x8,&msi_data);
	}
	
	//1.12 把数据寄存器的值写入到dma的控制寄存器组中的 DMA write channel 0 IMWr data中
	//dma_write_config_dword(my_device.pci_dev,DMA write channel 0 IMWr data,msi_data);
	
	//1.13 DMA channel 0 control register 1 = 0x4000010
	//dma_write_config_dword(my_device.pci_dev,DMA channel 0 control register 1,0x4000010);
	
	//2.dma 通道0 读初始化 和上述操作类似，不再叙述。
}

static int hello_probe(struct pci_dev *pdev, const struct pci_device_id *id)
{
	int i;
	int result;
	//使能pci设备
	if (pci_enable_device(pdev)){
        result = -EIO;
		goto end;
	}
	
	pci_set_master(pdev);	
	my_device.pci_dev=pdev;

	if(unlikely(pci_request_regions(pdev,DEV_NAME))){
		DEBUG_ERR("failed:pci_request_regions\n");
		result = -EIO;
		goto enable_device_err;
	}
	
	//获得bar0的物理地址和虚拟地址
	bar0_phy = pci_resource_start(pdev,0);
	if(bar0_phy<0){
		DEBUG_ERR("failed:pci_resource_start\n");
		result =-EIO;
		goto request_regions_err;
	}
	
	//假设bar0是作为内存，流程是这样的，但是在本程序中不对bar0进行任何操作。
	bar0_length = pci_resource_len(pdev,0);
	if(bar0_length!=0){
		bar0_vir = (unsigned long)ioremap(bar0_phy,bar0_length);
	}
	
	//申请一块DMA内存，作为源地址，在进行DMA读写的时候会用到。
	dma_src_vir=(dma_addr_t)pci_alloc_consistent(pdev,DMA_BUFFER_SIZE,&dma_src_phy);
	if(dma_src_vir != 0){
		for(i=0;iirq
	 result = pci_enable_msi(pdev);
	 if (unlikely(result)){
		DEBUG_ERR("failed:pci_enable_msi\n");
		goto alloc_dma_dst_err;
    }
	
	result = request_irq(pdev->irq, hello_interrupt, 0, DEV_NAME, my_device.pci_dev);
    if (unlikely(result)){
       DEBUG_ERR("failed:request_irq\n");
	   goto enable_msi_error;
    }
	
	//DMA 的读写初始化
	dma_init();
	
enable_msi_error:
		pci_disable_msi(pdev);
alloc_dma_dst_err:
	for(i=0;iirq,my_device.pci_dev);
	pci_disable_msi(pdev);

	for(i=0;i

运行结果

程序运行后，在linux内核注册PCIE设备，内容如下

下载

PCIE驱动开发（内含Makefile，直接编译即可使用）
http://download.csdn.net/download/u010872301/10116259