PCI控制器扫描PCI总线过程解析

1、PCI的三种地址空间介绍

地址空间	描述	命令	说明
I/O空间	供给设备驱动程序使用	I/O操作命令	对设备对应的I/O地址空间进行访问，此类访问不可预取
存储空间	供给设备驱动程序使用	memory操作命令	对设备的Memory空间进行访问，其中Memory操作命令又可分为Prefechable（可预取）和Non-prefechable（不可预取）两种类型
配置空间	提供Linux内核中的PCIe初始化代码使用	配置访问命令	对设备的配置空间进行读写访问，用来初始化设备，给设备分配资源

I/O空间和存储空间的区别：操作I/O地址空间，数据是未知的，操作存储空间，结果是已知的。如果是存储空间，写进去是1那读出来应该也是1；但是I/O地址，状态可能是由I/O外部决定的，去读I/O端口，这个端口是1还是0，由外部决定；

2、两种配置命令(Type 0和 Type 1)

(1)PCI总线协议中，设备分为PCI普通设备和PCI桥。PCI普通设备就是终端设备，比如网卡；PCI桥是转发消息的作用，可以构建多级的PCI总线拓扑；
(2)参考博客：《PCI设备和PCI桥的配置空间(header_type0、header_type1)和配置命令(type0、type1)详解》；

3、PCI主桥如何遍历挂载的PCI设备

3.1、header type 0中重要的字段

字段	含义
Primary Bus Number	上一级PCI总线号
Secondary Bus Number	PCI桥自己分配到的总线号
SubordinateBus Number	PCI总线域中的下级PCI总线号中最大的总线号

3.2、PCI根桥扫描过程

(1)HOST主桥依次使能挂载在PCI总线上设备的IDSEL引脚，扫描每个PCI插槽，尝试读取PCI设备的配置空间；
(2)通过读取PCI设备的配置空间Header Type字段，判断是PCI桥设备还是非PCI桥设备；
(3)通过type 0配置直接挂载的PCI设备，type 1配置通过PCI桥间接挂载的PCI设备；
(4)HOST主桥如果识别到PCI设备也是桥设备，会给PCI桥分配PCI总线号，并等到PCI桥设备去扫描更下一级PCI总线段的PCI设备；如果扫描到的是PCI普通设备，则直接通过type 0进行配置；
(5)当HOST主桥将所以PCI设备扫描完成并分配了相应资源，以后在PCI总线上就可以通过PCI地址来访问各个设备；

3.3、PCI根桥配置PCI设备举例分析

假设：HOST主桥要访问PCI总线3、设备号31、功能0、寄存器0xE
(1)HOST根桥在AD线上发送上面的type 1配置命令；
(2)PCI设备01是普通设备，忽略掉type 1类型的命令；PCI桥4会比较type 1命令的总线号3，不在自己以及后级总线的处理范围内，不转发；PCI桥1，比较type 1的总线号满足"1< 3 <= 3"，将type 1命令转发到PCI总线1上；
(3)PCI总线1:：PCI设备11忽略掉type 1类型命令，PCI桥2比较type 1的总线号满足"2<3 <= 3"，将type 1命令转发到PCI总线2上；
(4)PCI总线3：PCI设备21忽略掉type 1类型命令，PCI桥3比较type 1的总线号满足"3<=3 <= 3"，是自己能够处理的配置命令；
(5)PCI桥3将type 1配置命令，转换成type 0配置命令，并根据Device Number去选择对应PCI设备的IDSEL引脚，配置相应的设备；

4、如何区分当前设备是否是多功能设备？

在256字节的配置空间中，有个Header Type register，如果bit 7是0代表是单功能设备，如果bit 7是1代表多功能设备；

5、如何识别PCI/PCIE设备需要申请多大的地址空间？

参考博客：
《如何识别PCI/PCIE设备需要申请多大的地址空间？》；