PCI驅動基礎 >> Linux裝置驅動程式
阿新 • • 發佈：2019-01-05
俗話說的好，免費是最貴，閒暇是最累的，但是我自己選的路就要負責走完；
壓力一天比一天重，當學習了理論卻不知道該如何輸出的時候，會有一種油然而生的挫敗感；
看來必須得調整自己的心態還是要調整學習方法，如何才能用最好狀態去接受新的知識；
文章目錄
[0x100]概念與特徵
[0x110] PCI介面特徵
| 概述 | 描述 |
|---|---|
| 更高傳輸效能 | 由於擁有 66MHz~133MHz 的時鐘頻率傳輸速率、32/64位記憶體地址空間 |
| 替代ISA裝置 | 用於計算機與外設通訊的介面 |
| 平臺無關性 | 介面板自動探測、無需初始化配置，多功能中斷線明確不衝突 |
| 多裝置支援 | 基於PCI域，最多支援256域 每個域支援32 個裝置 |
| 存在配置空間 | 通過普通I/O 定址訪問配置空間， 每個PCI裝置擁有256K大小配置空間 |
這裡黑了一張書上的圖圖，描述 PCI到底處於匯流排架構什麼位置，以及怎麼連線到CPU的
[0x120] PCI介面定址
- 8位匯流排編號 + 8 位裝置/功能編號
- 8位匯流排編號 + 8 位裝置編號 + 4位功能編號 [圖示]
- 16位PCI域號 + 8 位匯流排編號 + 5 位裝置編號 + 3位功能編號
- 匯流排共享空間 ：PCI記憶體對映、PCI I/O埠
- 匯流排私有空間 ：配置暫存器
[0x200] PCI裝置相關資訊
[0x210]配置空間
- PCI 裝置引導階段只響應配置事務，因為配置空間沒有初始化成功時，不知道存在哪些裝置；
- 所有裝置中斷為禁用狀態；
前64位元組的配置空間
- PCI 配置暫存器的位元組序是小端位元組序，如果使用大端的系統時，要注意訪問問題；
- PCI 共有256k的配置空間，前64位標準的暫存器空間，後面空間為外設卡修改
- 16 位廠商ID [0x1 0x2]+ 16位裝置ID[0x3 0x4]==裝置識別符號；
- 24 位類代號 高8位為所屬主類；
- 16 位子系統廠商ID + 16位子系統裝置ID == 子系統識別符號，用於裝置PCI裝置具體型號區別；
#include <linux/mod_devicetable.h>
/*驅動程式支援裝置標識列表，通常是以結構體陣列的形式出現，結束需要顯式指定"{}"*/
struct pci_device_id {
__u32 vendor, device; /* PCI裝置識別符號 Vendor and device ID or PCI_ANY_ID*/
__u32 subvendor, subdevice; /* PCI裝置型號識別符號 Subsystem ID's or PCI_ANY_ID */
__u32 class, class_mask; /* PCI裝置所屬裝置組類 (class,subclass,prog-if) triplet */
kernel_ulong_t driver_data; /* PCI驅動私有資料*/
};
/*初始化 僅配置vendor和device，子系統型號被設定成了 PCI_ANY_ID*/
#define PCI_DEVICE(vend,dev) \
.vendor = (vend), .device = (dev), \
.subvendor = PCI_ANY_ID, .subdevice = PCI_ANY_ID
/*設定PCI 裝置主類標識，以及類掩碼*/
#define PCI_DEVICE_CLASS(dev_class,dev_class_mask) \
.class = (dev_class), .class_mask = (dev_class_mask), \
.vendor = PCI_ANY_ID, .device = PCI_ANY_ID, \
.subvendor = PCI_ANY_ID, .subdevice = PCI_ANY_ID
/*struct pci_device_id 資訊匯出到使用者空間，type=pci name= 【struct pci_device_id的陣列名稱】*/
#define MODULE_DEVICE_TABLE(type,name) MODULE_GENERIC_TABLE(type##_device,name)
#if defined(MODULE) || !defined(CONFIG_SYSFS)
#define MODULE_VERSION(_version) MODULE_INFO(version, _version)
#else
#define MODULE_VERSION(_version) \
static struct module_version_attribute ___modver_attr = { \
.mattr = { \
.attr = { \
.name = "version", \
.mode = S_IRUGO, \
}, \
.show = __modver_version_show, \
}, \
.module_name = KBUILD_MODNAME, \
.version = _version, \
}; \
static const struct module_version_attribute \
__used __attribute__ ((__section__ ("__modver"))) \
* __moduleparam_const __modver_attr = &___modver_attr
#endif
[0x211]訪問配置空間介面
- 配置空間用於查詢裝置對映位置與IO空間的對映位置；
#include <linux/pci.h>
struct pci_bus {
struct list_head node; /* 匯流排節點連結串列*/
struct pci_bus *parent; /* parent bus this bridge is on */
struct list_head children; /* 子匯流排列表*/
struct list_head devices; /* 匯流排裝置列表*/
struct pci_dev *self; /* bridge device as seen by parent */
struct list_head slots; /* 匯流排槽列表 */
struct resource *resource[PCI_BRIDGE_RESOURCE_NUM]; /*獲取配置空間 BASE_ADDR bar*/
struct list_head resources;
struct pci_ops *ops; /* 配置訪問控制函式集*/
void *sysdata; /* hook for sys-specific extension */
struct proc_dir_entry *procdir; /* 程序目錄pci匯流排目錄 */
unsigned char number; /* 匯流排編號 */
unsigned char primary; /* 主橋編號 */
unsigned char secondary; /* 副橋編號*/
unsigned char subordinate; /* 次級匯流排最大數量 */
unsigned char max_bus_speed; /* 最大匯流排速率 */
unsigned char cur_bus_speed; /* 當前匯流排速率 */
char name[48]; /*匯流排名稱*/
unsigned short bridge_ctl; /* manage NO_ISA/FBB/et al behaviors */
pci_bus_flags_t bus_flags; /* 子匯流排繼承 */
struct device *bridge;
struct device dev;
struct bin_attribute *legacy_io; /* IO埠屬性*/
struct bin_attribute *legacy_mem; /* IO記憶體屬性*/
unsigned int is_added:1;
};
/*如果不能使用 struct pci_dev 任何時候都可以直接呼叫裡面的函式
*實際使用的 struct pci_bus * 和 unsigned int devfn，來自於pci_dev 中，
*/
static inline int pci_read_config_byte(const struct pci_dev *dev, int where, u8 *val)
{
return pci_bus_read_config_byte(dev->bus, dev->devfn, where, val);
}
static inline int pci_read_config_word(const struct pci_dev *dev, int where, u16 *val)
{
return pci_bus_read_config_word(dev->bus, dev->devfn, where, val);
}
static inline int pci_read_config_dword(const struct pci_dev *dev, int where,u32 *val)
{
return pci_bus_read_config_dword(dev->bus, dev->devfn, where, val);
}
static inline int pci_write_config_byte(const struct pci_dev *dev, int where, u8 val)
{
return pci_bus_write_config_byte(dev->bus, dev->devfn, where, val);
}
static inline int pci_write_config_word(const struct pci_dev *dev, int where, u16 val)
{
return pci_bus_write_config_word(dev->bus, dev->devfn, where, val);
}
static inline int pci_write_config_dword(const struct pci_dev *dev, int where,u32 val)
{
return pci_bus_write_config_dword(dev->bus, dev->devfn, where, val);
}
[0x212]獲取PCI裝置IO空間位置
#include <linux/pci.h>
/*pci_dev 獲取配置空間中 BASE_ADDR bar 的第一個可用地址，返回地址unsigned long*/
#define pci_resource_start(dev, bar) ((dev)->resource[(bar)].start)
/*pci_dev 獲取配置空間中 BASE_ADDR bar 的最後一個可用地址，返回地址unsigned long*/
#define pci_resource_end(dev, bar) ((dev)->resource[(bar)].end)
[0x213]中斷偵測
- PCI_INTERRUPT_LINE : 中斷線 ， 位於配置空間 0x3c 的位置；
- PCI_INTERRUPT_PIN : 中斷偵測位，位於配置空間 0x3e的位置；
- 只需要通過IO空間讀取函式從中斷線中讀取中斷號，然後註冊IRQ就好了；
[0x220]註冊PCI驅動程式流程
[0x221] 填充結構pci_driver
#include <linux/pci.h>
/*1.定義並填充PCI裝置資訊結構，*/
struct pci_driver {
/*核心實現連結串列*/
struct list_head node;
/*[必選引數]裝置名稱 顯示在 /proc/bus/pci/device 目錄下*/
const char *name;
/*[必選引數]硬體PCI裝置接入功能列表 陣列首地址指定*/
const struct pci_device_id *id_table;
/*[必選引數]當新裝置插入後，初始化 */
int (*probe) (struct pci_dev *dev, const struct pci_device_id *id);
/*[必選引數]裝置移除清理函式 */
void (*remove) (struct pci_dev *dev);
/*[可選函式]當指向的pci_dev裝置，被掛起時執行 */
int (*suspend) (struct pci_dev *dev, pm_message_t state);
int (*suspend_late) (struct pci_dev *dev, pm_message_t state);
/*恢復掛起的PCI裝置 */
int (*resume) (struct pci_dev *dev);
int (*resume_early) (struct pci_dev *dev);
/*關機時安全的解除安裝裝置*/
void (*shutdown) (struct pci_dev *dev);
struct pci_error_handlers *err_handler;
struct device_driver driver;
struct pci_dynids dynids;
};
[0x221] 註冊pci驅動程式
/*註冊PCI裝置到核心中*/
#define pci_register_driver(driver) \
__pci_register_driver(driver, THIS_MODULE, KBUILD_MODNAME)
/*核心函式 */
int __pci_register_driver(struct pci_driver *drv, struct module *owner,const char *mod_name)
{
int error;
/* initialize common driver fields */
drv->driver.name = drv->name;
drv->driver.bus = &pci_bus_type;
drv->driver.owner = owner;
drv->driver.mod_name = mod_name;
spin_lock_init(&drv->dynids.lock);
INIT_LIST_HEAD(&drv->dynids.list);
/* register with core */
error = driver_register(&drv->driver);
if (error)
goto out;
/*動態分配PCI ID,寫入檔案為 new_id*/
error = pci_create_newid_files(drv);
if (error)
goto out_newid;
out:
return error;
out_newid:
driver_unregister(&drv->driver);
goto out;
}
Func : 將註冊PCI裝置到核心中
args1: 驅動程式資訊，於第一步填充完成；
args2: 模組所有者，常見的THIS_MODULE；
args3: 模組名稱，只能用這個“KBUILD_MODNAME”；
retval: 成功 0 失敗錯誤碼
[0x222] 登出pci驅動程式
void
pci_unregister_driver(struct pci_driver *drv)
{
pci_remove_newid_files(drv);
driver_unregister(&drv->driver);
pci_free_dynids(drv);
}
[0x222] 啟用pci驅動程式
int pci_enable_device(struct pci_dev *dev)
{
return __pci_enable_device_flags(dev, IORESOURCE_MEM | IORESOURCE_IO);
}
/*核心函式*/
static int __pci_enable_device_flags(struct pci_dev *dev,resource_size_t flags)
{
int err;
int i, bars = 0;
if (dev->pm_cap) {
u16 pmcsr;
pci_read_config_word(dev, dev->pm_cap + PCI_PM_CTRL, &pmcsr);
dev->current_state = (pmcsr & PCI_PM_CTRL_STATE_MASK);
}
if (atomic_add_return(1, &dev->enable_cnt) > 1)
return 0; /* already enabled */
/* only skip sriov related */
for (i = 0; i <= PCI_ROM_RESOURCE; i++)
if (dev->resource[i].flags & flags)
bars |= (1 << i);
for (i = PCI_BRIDGE_RESOURCES; i < DEVICE_COUNT_RESOURCE; i++)
if (dev->resource[i].flags & flags)
bars |= (1 << i);
err = do_pci_enable_device(dev, bars);
if (err < 0)
atomic_dec(&dev->enable_cnt);
return err;
}