发信人: Zinux (Linux技工), 信区: Embedded_system
标 题: Linux 2.2 的PCI接口
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年10月26日18:37:46 星期五), 站内信件
Linux 2.2 的PCI接口
PCI Management in Linux 2.2
by Alan Cox <alan@lxorguk.ukuu.org.uk>
董晓明 译 <xmdong@263.net>
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PCI是一种广泛采用的总线标准，它提供了优于其他总线标准（比如EISA）的特性
。在大多数奔腾主板上，PCI是高速、高带宽（32-bit和64-bit）、处理器无关的
总线。对PCI的支持第一次加入Linux中时，其内核接口是PCI BIOS32函数的堆砌
。这样做有几个问题：
* PCI BIOS仅存在于PC上；
* PCI BIOS只代表特定的结构，非PC类机器的某些PCI设置不能用PCI BIOS来描述
；
* 个别机子的PCI BIOS函数不象预期的那样工作。
Linux 2.2提供了一个通用的PCI接口。Linux x86内核实际上努力直接驱动硬件，
只有当它发现某些东西不能理解时，它才会调用PCI BIOS32函数。
驱动程序可以继续使用老的PCI接口，但是为了兼容将来的内核，可能需要更新。
驱动程序可以继续使用老的PCI接口，但是为了兼容将来的内核，可能需要更新。
如果驱动程序将要跨平台工作，那就更加需要更新了。
多数新、老函数有简单的对应关系。PCI BIOS基于总线号/设备号/功能号的思想
，而新的代码使用pci_bus和pci_dev结构。第一个新PCI函数是：
pci_present()
这个函数检查机器是否存在一条或更多的PCI总线。老内核有一个
pcibios_present()函数，它们的用法完全相同。
确认PCI存在之后，你可以扫描PCI总线来查找设备。PCI设备通过几个配置寄存器
来标识，主要是供应商ID和设备ID。
每个供应商被分配了一个唯一的标识（ID），并且假设供应商给他们的设备（板
子、芯片等）分配唯一的设备ID。PCI的一个好处是它提供了版本和编程接口信息
，因此可以发现板子的变化。
在Linux 2.2中，扫描PCI总线一般用pci_find_device()函数。范例如下：
struct pci_dev *pdev = NULL;
while ((pdev = pci_find_device(PCI_MY_VENDOR,
PCI_MY_DEVICE, pdev)) != NULL)
{
/* Found a device */
/* Found a device */
setup_device(pdev);
}
pci_find_device()有3个参数：第一个是供应商ID，第二个是设备ID，第三个是
函数的返回值，NULL表示你想从头开始查找。在这个例子中，对找到的设备调用
setup_device()来进行设置。
另一个值得高兴的事情，是PCI为你处理了所有资源配置工作。一般来说PCI
BIOS
具体做这些工作，但是在其他平台上，这项工作由固件或者体系结构相关的
Linux
代码来做。到你的驱动程序查找PCI卡的时候，它已经被分配了系统资源。
Linux在pci_dev结构中提供了PCI相关的核心信息。同时还允许读写每个卡的PCI
配置空间。当你可以直接查找资源数据时应该小心，对许多系统来说，卡上配置
的数据与内核提供的数据并不相符。因为许多非PC机器有多条PCI总线，PCI总线
以设备卡不知道的方式映射到系统中。
Linux直接提供了IRQ和PCI BARs（基址寄存器）。为了避免代码在非PC平台上出
现意外，你应该总是使用内核提供的数据。下面代码列出了setup_device()例程
：
Listing One: The setup_device () Function
void setup_device(struct pci_dev *dev)
{
int io_addr = dev->base_address[0] & PCI_BASE_ADDRESS_IO_MASK;
int io_addr = dev->base_address[0] & PCI_BASE_ADDRESS_IO_MASK;
int irq = dev->irq;
u8 rev;
pci_read_config_byte(dev, PCI_REVISION_ID, &rev);
if (rev<64)
printk("Found a WonderWidget 500 at I/O 0x%04X, IRQ %d.\n",
io_addr, irq);
else
printk("Found a WonderWidget 600 at I/O 0x%04X, IRQ %d.\n",
io_addr, irq);
/* Check for a common BIOS problem - if you
* expect an IRQ you might not get it */
if (irq==0)
{
printk(KERN_ERR "BIOS has not assigned the WonderWidget"
" an interrupt.\n");
return;
}
/* Now do the board initialization knowing the resources */
/* Now do the board initialization knowing the resources */
init_device(io_addr, irq, rev<64 ? 0 : 1);
pci_set_master(dev);
}
当你的卡被BIOS配置后，某些特性可能会被屏蔽掉。比如，多数BIOS都会清掉“
master”位，这导致板卡不能随意向主存中拷贝数据。Linux 2.2提供了一个辅助
函数：
pci_set_master(struct pci_dev *)
这个函数会检查是否需要设置标志位，如果需要，则会将“master”位置位。
例子函数setup_device还使用了pci_read_config_byte来读取配置空间数据。内
核提供了一整套与配置空间相关的函数：
pci_read_config_byte，
pci_read_config_word，
和pci_read_config_dword
分别从配置空间获取8，16和32位数据；
pci_write_config_byte，
pci_write_config_byte，
pci_write_config_word，
和pci_write_config_dword
分别向配置空间写入8，16和32位数据。PCI配置空间独立于I/O和内存空间，只能
通过这些函数访问。
最后一组有用的PCI函数以不同的方式扫描PCI总线。pci_find_class查找符合给
定类别（class）的设备。PCI规范把设备分为不同的类别，你可以根据类别查找
设备。例如，为了查找一个USB控制器，可以用
struct pci_dev *pdev = NULL;
while((pdev=pci_find_class
(PCI_CLASS_SERIAL_USB <<8, pdev))!=NULL)
{
u8 type;
pci_read_config_byte(dev,
PCI_CLASS_PROG, &type);
if(type!=0)
continue;
/* FOUND IT */
}
另一个例子是I2O。这时，供应商ID只用来确定板卡的实际类型（type），偶尔用
来对付特定板卡的bug。
扫描PCI设备的最后一种途径是pci_find_slot，使你按照特定的顺序扫描PCI插槽
和功能。它很少使用，但是，如果你要控制查找某一类型设备时扫描PCI总线的顺
序，你可以用它。这种情况通常出现在你需要遵照主板BIOS报告设备的顺序时，
或者你想使Linux和非Linux驱动程序以相同的顺序报告设备时。传递给
pci_find_slot()的是总线号slot和设备-功能号function（slot<<3 | function
）。
PCI中断和其他注意事项
PCI总线一个重要的概念是共享中断处理，这在ISA总线设备中一般是看不到的。
PCI总线中断也是电平触发的（level-triggered），也就是说，中断一直在那里
，直到设备去清除它。这些特性给驱动程序处理中断加上了一些重要的限制。
驱动程序注册PCI中断时，总是应该带上SA_SHIRQ标志，用来指明中断线是可以共
享的。如果不这样做，那么系统中的其他设备有可能不能正常工作，用户也可能
遇到麻烦。
由于中断是共享的，PCI设备驱动程序和内核都需要与每个中断处理例程进行沟通
的方法。你必须用一个非空（non-NULL）的dev_id来注册共享中断，否则，当你
需要用free_irq来释放一个中断时，内核不能区分不同的中断处理例程。dev_id
被送到中断处理例程，因此它非常重要。例如，你可以这样：
被送到中断处理例程，因此它非常重要。例如，你可以这样：
if (request_irq(dev->irq, dev_interrupt,
SA_SHIRQ, "wonderwidget",
dev))
return -EAGAIN;
结束时，用下面的语句来正确释放中断：
free_irq(dev->irq, dev)
中断处理例程被调用时收到dev参数，这使事情很简单了。你不必搜寻使用该中断
的设备，通常可以这样做：
Listing Two: Using the dev_id
static void dev_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs)
{
struct wonderwidget *dev = dev_id;
u32 status;
/* It is important to exit interrupt handlers
* that are not for us as fast as possible */
if((status=inl(dev->port))==0) /* Not our interrupt */
return;
if(status&1)
handle_rx_intr(dev);
....
}
你必须总是小心处理中断。永远不要在安装中断处理例程之前产生中断。因为
PCI
中断是电平触发的，如果你产生了中断而又不能处理它，可能会导致死机。这意
味着写初始化代码时必须特别小心，你必须在打开设备的中断之前注册中断处理
例程。同样，关闭时必须在注销中断处理例程之前屏蔽设备的中断。
与ISA总线相比，Linux对PCI总线的支持用到较多的函数，并且要小心处理中断。
作为回报，不需要你的介入，系统把一切都配置好了。
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