PCI配置空间简介
一、PCI配置空间简介
PCI有三个相互独立的物理地址空间：设备存储器地址空间、I/O地址空间和配置空间。配置空间是PCI所特有的一个物理空间。由于PCI支持设备即插即用，所以PCI设备不占用固定的内存地址空间或I/O地址空间，而是由操作系统决定其映射的基址。
系统加电时，BIOS检测PCI总线，确定所有连接在PCI总线上的设备以及它们的配置要求，并进行系统配置。所以，所有的PCI设备必须实现配置空间，从而能够实现参数的自动配置，实现真正的即插即用。
PCI总线规范定义的配置空间总长度为256个字节，配置信息按一定的顺序和大小依次存放。前64个字节的配置空间称为配置头，对于所有的设备都一样，配置头的主要功能是用来识别设备、定义主机访问PCI卡的方式（I/O访问或者存储器访问，还有中断信息）。其余的192个字节称为本地配置空间，主要定义卡上局部总线的特性、本地空间基地址及范围等。
PPCI设备有三个空间——内存地址空间、IO地址空间和配置空间。由于PCI支持即插即用，所以PCI设备不是占用固定的内存地址空间或I/O地址空间，而是可以由操作系统决定其映射的基址。怎么配置呢？这就是配置空间的作用。
DW | Byte3 | Byte2 | Byte1 | Byte0 | Addr ---+---------------------------------------------------------+----- 0 | Device ID | Vendor ID | 00 ---+---------------------------------------------------------+----- 1 | Status | Command | 04 ---+---------------------------------------------------------+----- 2 | Class Code | Revision ID | 08 ---+---------------------------------------------------------+----- 3 | BIST | Header Type | Latency Timer | Cache Line | 0C ---+---------------------------------------------------------+----- 4 | Base Address 0 | 10 ---+---------------------------------------------------------+----- 5 | Base Address 1 | 14 ---+---------------------------------------------------------+----- 6 | Base Address 2 | 18 ---+---------------------------------------------------------+----- 7 | Base Address 3 | 1C ---+---------------------------------------------------------+----- 8 | Base Address 4 | 20 ---+---------------------------------------------------------+----- 9 | Base Address 5 | 24 ---+---------------------------------------------------------+----- 10 | CardBus CIS pointer | 28 ---+---------------------------------------------------------+----- 11 | Subsystem Device ID | Subsystem Vendor ID | 2C ---+---------------------------------------------------------+----- 12 | Expansion ROM Base Address | 30 ---+---------------------------------------------------------+----- 13 | Reserved(Capability List) | 34 ---+---------------------------------------------------------+----- 14 | Reserved | 38 ---+---------------------------------------------------------+----- 15 | Max_Lat | Min_Gnt | IRQ Pin | IRQ Line | 3C -------------------------------------------------------------------
配置空间中最重要的有：
Vendor ID：厂商ID。知名的设备厂商的ID。FFFFh是一个非法厂商ID，可它来判断PCI设备是否存在。 Device ID：设备ID。某厂商生产的设备的ID。操作系统就是凭着 Vendor ID和Device ID 找到对应驱动程序的。 Class Code：类代码。共三字节，分别是 类代码、子类代码、编程接口。类代码不仅用于区分设备类型，还是编程接口的规范，这就是为什么会有通用驱动程序。 IRQ Line：IRQ编号。PC机以前是靠两片8259芯片来管理16个硬件中断。现在为了支持对称多处理器，有了APIC（高级可编程中断控制器），它支持管理24个中断。 IRQ Pin：中断引脚。PCI有4个中断引脚，该寄存器表明该设备连接的是哪个引脚。
二、如何访问配置空间
如何访问配置空间呢？可通过访问CF8h、CFCh端口来实现。
CF8h: CONFIG_ADDRESS。PCI配置空间地址端口。
CFCh: CONFIG_DATA。PCI配置空间数据端口。
CONFIG_ADDRESS寄存器格式：
31 位：Enabled位。
23:16 位：总线编号。
15:11 位：设备编号。
10: 8 位：功能编号。
7: 2 位：配置空间寄存器编号。
1: 0 位：恒为“00”。这是因为CF8h、CFCh端口是32位端口。
现在有个难题——CF8h、CFCh端口是32位端口，可像TurboC之类的16位C语言编译器都不支持32位端口访问。怎么办？我们可以使用__emit__在程序中插入机器码。每次都__emit__一下肯定很麻烦，所以我们应该将它封装成函数。代码如下（注意66h是32位指令前缀）：
/* 读32位端口 */
DWORD inpd(int portid)
{
DWORD dwRet;
asm mov dx, portid;
asm lea bx, dwRet;
__emit__
(0x66, 0x50, // push EAX
0x66, 0xED, // in EAX,DX
0x66, 0x89, 0x07, // mov [BX],EAX
0x66, 0x58); // pop EAX
return dwRet;
}
/* 写32位端口 */
void outpd(int portid, DWORD dwVal)
{
asm mov dx, portid;
asm lea bx, dwVal;
__emit__
(0x66, 0x50, // push EAX
0x66, 0x8B, 0x07, // mov EAX,[BX]
0x66, 0xEF, // out DX,EAX
0x66, 0x58); // pop EAX
return;
}三、枚举PCI设备
怎么枚举PCI设备呢？我们可以尝试所有的 bus/dev/func 组合，然后判断得到的厂商ID是否为FFFFh。下面这个程序就是使用该方法枚举PCI设备的。同时为了便于分析数据，将每个设备的配置空间信息保存到文件，这样可以慢慢分析。
#include
#include
typedef unsigned char BYTE;
typedef unsigned int WORD;
typedef unsigned long DWORD;
/* PCI设备索引。bus/dev/func 共16位，为了方便处理可放在一个WORD中 */
#define PDI_BUS_SHIFT 8
#define PDI_BUS_SIZE 8
#define PDI_BUS_MAX 0xFF
#define PDI_BUS_MASK 0xFF00
#define PDI_DEVICE_SHIFT 3
#define PDI_DEVICE_SIZE 5
#define PDI_DEVICE_MAX 0x1F
#define PDI_DEVICE_MASK 0x00F8
#define PDI_FUNCTION_SHIFT 0
#define PDI_FUNCTION_SIZE 3
#define PDI_FUNCTION_MAX 0x7
#define PDI_FUNCTION_MASK 0x0007
#define MK_PDI(bus,dev,func) (WORD)((bus&PDI_BUS_MAX)<>16);
/* Class Code */
outpd(PCI_CONFIG_ADDRESS, dwAddr | 0x8);
dwData = inpd(PCI_CONFIG_DATA);
printf("%6.6lX\t", dwData>>8);
/* IRQ/intPin */
outpd(PCI_CONFIG_ADDRESS, dwAddr | 0x3C);
dwData = inpd(PCI_CONFIG_DATA);
printf("%d\t", (BYTE)dwData);
printf("%d", (BYTE)(dwData>>8));
printf("\n");
/* 写文件 */
sprintf(szFile, "PCI%2.2X%2.2X%X.bin", bus, dev, func);
hF = fopen(szFile, "wb");
if (hF != NULL)
{
/* 256字节的PCI配置空间 */
for (i = 0; i < 0x100; i += 4)
{
/* Read */
outpd(PCI_CONFIG_ADDRESS, dwAddr | i);
dwData = inpd(PCI_CONFIG_DATA);
/* Write */
fwrite(&dwData, sizeof(dwData), 1, hF);
}
fclose(hF);
}
}
}
}
}
return 0;
} 总线编号为0的都是主板上固有的芯片（主要是南桥），非主板设备的典型是——显卡。WindowsXP的设备管理器中也可以看到PCI信息。启动“设备管理器”，最好将查看方式设为“依连接查看设备(V)”。找到我的显卡，双击查看属性。切换到“详细信息”页，定位组合框为“硬件Id”。可看到其中一行为“PCI/VEN_10DE&DEV_0110&CC_030000”，表示厂商ID为“10DE”、设备ID为“0110”、类代码为“030000”，与程序得到的结果一致。