注:本文为以后pci模拟做的相关资料调研及整理。
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总线可以通过桥芯片级连.按与CPU总线所隔的桥数目和同一层总线的扫描顺序,从0开始依次编号,扩展最多N256,0—256就是总线号;在指定的局部总线上.按硬件扫描顺序从O开始依次编号,扩展最多到32。0~32就是设备号;在一个多功能PCI设备上,最多可以实现8种功能,按设备上配置存储区的顺序从0开始依次编号,称其为功能号,一般的设备只有一个功能。这三个号组合起来就可确定唯一的一个PCI设备。以及该设备上的某项功能。通过这三个参数(可组成PCI设备标识符)就可操作PCI设备。
15 8|7 3 |2 0| Addr
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BUS | Device | Function
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图1 设备标识符
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(如下图所示),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。
DW | Byte3 | Byte2 | Byte1 | Byte0 | Addr
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0 | Device ID | Vendor ID | 00
---+---------------------------------------------------------+-----
1 | Status | Command | 04
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2 | Class Code | Revision ID | 08
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3 | BIST | Header Type | Latency Timer | Cache Line | 0C
---+---------------------------------------------------------+-----
4 | Base Address 0 | 10
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5 | Base Address 1 | 14
---+---------------------------------------------------------+-----
6 | Base Address 2 | 18
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7 | Base Address 3 | 1C
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8 | Base Address 4 | 20
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9 | Base Address 5 | 24
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10 | CardBus CIS pointer | 28
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11 | Subsystem Device ID | Subsystem Vendor ID | 2C
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12 | Expansion ROM Base Address | 30
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13 | Reserved(Capability List) | 34
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14 | Reserved | 38
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15 | Max_Lat | Min_Gnt | IRQ Pin | IRQ Line | 3C
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图2 PCI配置空间
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。
Status: 状态寄存器的不同位表示出错状态,如第15位为1表示该设备检测到一个奇偶错误。
Command: 指令寄存器的每一不同的位代表不同的含义。
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。
Header Type :指示Header 中从地址10H到3FH区域的内容格式,同时指示该设备是否为多功能设备。
Base Address: 是基地址寄存器,也就是常说的PCI Bar。它报告设备寄存器或设备RAM在I/O端口地址空间(或物理地址空间)的地址。
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,分别表示INTA、INTB、INTC和INTD,该寄存器表明该设备连接的是哪个引脚。