【PCIE-2】---PCIE配置空间及访问方式简介

对新手来说，第一步了解PCIE的相关基本概念，第二步了解PCIE配置空间，第三步深入研究PCIE设备枚举方式。本章主要总结第二步的PCIE配置空间

按照国际惯例，先提问题：

1. 什么是PCIE的配置空间？

2. PCIE设备的配置空间有多大？     PCI和PCIE的配置空间有何区别与联系？

3. 如何访问PCIE设备的配置空间？

4. 有几种类型，都包含什么内容？

带着上述问题，来进行该部分的总结：

 

什么是PCIE的配置空间？

　　每个PCIE设备都有自己的独立的一段配置空间，该部分空间是这个设备的(可能是一段e2prom)，系统会给这个设备分配一段内存空间，CPU访问这段内存空间即访问对此设备的配置空间。设备在出厂时，配置空间是有默认初始值的。

PCIE设备的配置空间有多大？ PCI和PCIE的配置空间有何区别联系？

　　早期的PCI时期，系统为每个PCI设备分配的内存大小仅有256个Bytes。到后来的PCIE时期，随着设备性能增强，PCIE设备的配置空间扩展至4K个Bytes。在这里需要注意：

　　PCIE一共支持256条Bus,32个Dev,8个Fun。因此在满负载的情况下，共需内存大小 = 4k * 256 *32*8 = 256K Bytes = 256M，这个256M的内存空间是为PCIE设备准备的空间系统不可用，这也是你的内存条实际可用的总是会小于标称的主要原因之一。

　　PCIE设备发展向前兼容PCI，每个设备的配置空间的前256个Byte是PCI空间，后（4k-256）个Byte的空间是PCIE扩展空间，这是二者的主要区别，另外一个区别就要引出下面的一个问题：

PCI/PCIE设备配置空间的访问方式----IO访问  &  内存访问

　　X86系统中，对PCIE设备配置空间的地址映射一般有两种方式：内存映射和IO映射。因此开发者也可以通过内存访问或者IO访问来访问其配置空间

　　PCIE设备的访问离不开其Bus,Dev,Fun的编号方式，如下图寄存器所示，Bit[23:16]用来存放Bus号，共8Bit,因此解释了上述表述为何一共有256条Bus，Bit[15:11]存放Dev，共5bit可存32个Dev，Bit[10:8]存放Bus,共3Bit可存8个Fun。这也就也是了为何上述PCIE设备数一共是256个Bus,32个Dev和8个Fun

　　

 　　无论是采用IO还是内存的方式来访问配置空间，都离不开上面的图，下面具体介绍：　　

1. IO访问

　　IO应该是Intel X86架构的独有产物了，简单可理解为一段存储空间，用户通过IN/OUT指令来访问（内存的话，需要用MOVE指令来进行访问），部分设备可以映射到IO空间中，开发者通过IO端口访问这个设备，比如现在介绍的这个：通过CF8 / CFC端口。用户可通过这组端口来对PCIE的前256个Byte进行访问，一个指定地址，一个指定数据。代码如下：

1 /*Access PCI Config Space in IO method*/
2 Address = BIT31|((BUS & 0XFF)<< 16)|((DEV & 0x1F)<<11)|((Fun & 0x7) << 8);
3 IoWrite32(0xCF8, address);                 //将要读取的地址写入到CF8
4 Date32 = IoRead32(0xcfc);                  //从CFC端口读出address的数据

　　注： IO访问仅能读取到前256个Byte，256Byte后的空间需要用内存访问

2. 内存访问

　　这个其实与IO访问大同小异，配置空间全部映射到内存中，用户在确定设备地址后，即可通过内存读写的方式进行访问，如下代码：

1 /*Write date*/
2 MmioWrite32(PcieBaseAdd + Bus<<16 + Dev<<11 + Fun<<8 + offset, date); //PcieBaseAdd为PCIE在内存中的基地址
3 
4 /*Read date*/ 
5 Value = MmioRead32(PcieBaseAdd + Bus<<16 + Dev<<11 + Fun<<8 + offset);

PCIE配置空间集中类型，都包含什么内容

　　配置空间主要有两种，开发者也是搞清楚这两种即可，一是Type0:设备空间     二是Type1: Bridge空间

　　桥设备空间如下图所示：下面介绍其中主要内容以及作用：（端点设备空间布局与Bridge空间类似，会简单一些，没有一堆Bus Num设备寄存器，CPU一般通过判断Header确定该设备是什么设备）

                        

　　DID&VID:    设备及厂商ID，出场固定且每个设备都不应，枚举设备时通常判断此VID来判断设备是否存在。

　　Class Code: 该寄存器是只读的，通常用来表示该设备类型。用法如下：

　　　　ClassClde Register共3个byte，位于配置空间的[0A：08]，分别表示BaseClass, Sub-Class, InterFace

　　　　举个简单的例子--使用RW工具查看笔者自己笔记本的Pcie Memory设备的Config空间，如下图：

               

               

　　　　可以看到该设备的ClassCode Register的值是0x058000,对照PCIE Spec查看，可以看到:

　　　　　　Add[0A] = 05

　　　　　　Add[09] = 80

　　　　　　Add[08] = 00

　　　　05表明该设备是一个Memory的Controller,具体内存子类是其他类型，不属于RAM&Flash,如下图：

              

 　　　　而Add[08]表示该设备不同的接口，含有多种接口的才会表示出来，如下显示设备的会含有不同的Interface:

　　       

　　HeaderType: 标明Config空间的类型，同时也标明了Config空间的layout，共有三种：00H--普通端点设备，01H--Bridge设备，02H--CardBus bridges(此外，若该寄存器的Bit7为0.则表明该设备是一个单功能设备 )

　　BAR0 & BAR1: 设备空间的基地址

　　Subordinate Bus Number: 从属Bus号，即该Bus下最大的Bus号。

　　Secondary Bus Number: 该Bridge下接的Bus号

　　Primary Bus Number:     该Bridge上接的Bus号

　　Memory Limit:   此设备所分配的内存大小？

　　Memroy Base:  此设备在内从中分配的基地址？