本文主要介绍:rk3399 PCIe设备枚举过程中之rc设备资源识别分析。主要目录如下:
====================================================
1. 设备配置空间
在《PCI Express Technology 3.0.pdf》一书的figure 4-2展示了PCIe 设备和switch(or bridge)的配置空间图示;
使用PCI/PCIe的目的,就是为了简单地访问它:像读写内存一样读写PCI/PCIe设备。
提问:
使用哪些地址读写设备?
这些地址的范围有多大?
是像内存一样访问它,还是像IO一样访问它?
每个PCI/PCIe设备都有配置空间,就是一系列的寄存器,对于普通的设备,它的配置空间包括:
Device ID
Vendor ID
Class Code:哪类设备?存储设备?显示设备?等待
6个Base Address Register:
1.1 设备信息
Vendor ID:厂家ID,PCI SIG组织给每个厂家都分配了一个独一的ID
Device ID:厂家给自己的某类产品分配一个Device ID
Revision ID:厂家自定义的版本号,可以认为是Device ID的延伸
Header Type:
bit[7]: 1-它是一个多功能设备(“multi-function”),0-它是单功能设备(“single-function”)
bit[6:0]: 00h-普通设备, 01h-switch or bridge设备,这个取值也决定了配置空间中偏移地址10h开始处的含义
Class Code:这是只读的寄存器,它含有3个字节,用来表明设备的功能,它分为3部分
最高字节:表示"base class",用来表示它属于内存卡、显卡等待
中间字节:表示"sub-class",再细分一下类别
最低字节:用来表示寄存器级别的编程接口"Interface"
示例如下:Base Class为01h时,表示它是一个存储设备,但是还可以继续使用sub-class、Interface细分
1.2 基地址(Base Address)
普通的PCI/PCIe设备有6个基地址寄存器,简称为BAR:
BAR用于:
声明需要什么类型的空间:内存(32位地址 or 64位地址)、IO
声明需要的空间有多大
保存主控分配给它的PCI空间基地址
地址空间可以分为两类:内存(Memory)、IO:
对于内存,写入什么值读出就是什么值,可以提前读取
对于IO,它反应的是硬件当前的状态,每个时刻读到的值不一定相同
BAR的格式如下:
软件往BAR写入0xFFFFFFFF
软件读BAR
读出的数值假设为0xFFF0,000?,忽略最低的4位,就得到:0xFFF0,0000
这表示BAR中可以写入的"Base Address"只有最高的12位
也就表示了最低的20位是可以变化的范围,所以这个空间大小为2^20=1M Byte
代码示例如下所示:
pos表示的是要访问的bar寄存器
u32 l = 0, sz = 0, mask; ... mask = type ? PCI_ROM_ADDRESS_MASK : ~0; ... pci_read_config_dword(dev, pos, &l); pci_write_config_dword(dev, pos, l | mask); pci_read_config_dword(dev, pos, &sz); pci_write_config_dword(dev, pos, l);
如果BAR表示它使用32位的地址,那么BAR0~BAR5可以分别表示6个地址空间。
如果BAR表示它使用64位的地址,那么BAR0和BAR1、BAR2和BAR3、BAR4和BAR5分别表示3个地址空间:
低序号的BAR表示64位地址的低32位。
高序号的地址表示64位地址的高32位。
2. 扫描设备的过程
2.1 核心: 构造pci_dev
扫描PCIe总线,对每一个PCIe桥、PCIe设备,都构造出对应的pci_dev:
填充pci_dev的各项成员,比如VID、PID、Class等。
分配地址空间、写入PCIe设备。
pci_dev结构体如下:
对应pci_dev结构体里的设备信息:读取PCI设备的配置空间即可获得。
对应pci_dev结构体里的资源,本节课程先不分析irq。对于resource结构体,每个成员对应一个BAR。
resource结构体如下,要注意的是:里面记录的start、end等,是基于CPU角度看待的。也就是说,如果记录的是内存地址、IO地址,那么是CPU地址,不是PCI地址。并且这些地址是物理地址,要在软件中使用它们要先执行ioremap。
rockchip_pcie_probe bus = pci_scan_root_bus(&pdev->dev, 0, &rockchip_pcie_ops, rockchip, &res); pci_scan_root_bus_msi pci_scan_child_bus pci_scan_slot dev = pci_scan_single_device(bus, devfn); dev = pci_scan_device(bus, devfn); struct pci_dev *dev; dev = pci_alloc_dev(bus); pci_setup_device pci_read_bases(dev, 6, PCI_ROM_ADDRESS); struct resource *res = &dev->resource[pos]; __pci_read_base pci_read_config_dword(dev,pos, &l); pci_write_config_dword(dev, pos, l | mask); pci_read_config_dword(dev, pos, &sz); pci_write_config_dword(dev, pos, l); pci_device_add(dev, bus);
分配空间
rockchip_pcie_probe pci_bus_size_bridges(bus); pci_bus_assign_resources(bus); __pci_bus_assign_resources pbus_assign_resources_sorted /* pci_dev->resource[]里记录有想申请的资源的大小, * 把这些资源按对齐的要求排序 * 比如资源A要求1K地址对齐,资源B要求32地址对齐 * 那么资源A排在资源B前面, 优先分配资源A */ list_for_each_entry(dev, &bus->devices, bus_list) __dev_sort_resources(dev, &head); // 分配资源 __assign_resources_sorted assign_requested_resources_sorted(head, &local_fail_head);
在pci_scan_device()函数中,会先尝试读取VID、PID,成功的话才会继续调pci_setup_device():
在pci_setup_device()内部,会继续读取其他信息:
pci_read_bases()函数代码分析:
pci_read_bases函数又会调用__pci_read_base,__pci_read_base只是读BAR,算出想申请的空间的大小:
读BAR,保留原值
写0xFFFFFFFF到BAR
在读出来,解析出所需要的地址空间大小,记录在pci_dev->resource[ ]里
pci_dev->resource[ ].start = 0;
pci_dev->resource[ ].end = size - 1;
把前面讲过的贴出来,有助于理解代码:
BAR怎么表示它想申请多大的空间?以32位地址为例:
软件往BAR写入0xFFFFFFFF
软件读BAR
读出的数值假设为0xFFF0,000?,忽略最低的4位,就得到:0xFFF0,0000
这表示BAR中可以写入的"Base Address"只有最高的12位
也就表示了最低的20位是可以变化的范围,所以这个空间大小为2^20=1M Byte
以下是__pci_read_bases函数的代码分析。
得到大小(原始数据,需要进一步解析):比如下列代码中sz被赋值为0xFFF0,000?,需要进一步解析
2.2.4 分配地址空间
这部分代码的函数调用非常深,我们抓住2个问题即可:
从哪里分配得到地址空间?
在设备树里指明了CPU地址、PCI地址的对应关系,这些作为"资源"记录在pci_bus里
读BAR时,在pci_dev->resource[]里记录了它想申请空间的大小
分配得到的基地址,要写入BAR
代码调用关系如下:
把要申请的资源, 按照对齐要求排序,然后调用assign_requested_resources_sorted,代码如下:
/* 把要申请的资源, 按照对齐要求排序 * 然后调用assign_requested_resources_sorted */ rockchip_pcie_probe pci_bus_size_bridges(bus); pci_bus_assign_resources(bus); __pci_bus_assign_resources pbus_assign_resources_sorted /* pci_dev->resource[]里记录有想申请的资源的大小, * 把这些资源按对齐的要求排序 * 比如资源A要求1K地址对齐,资源B要求32地址对齐 * 那么资源A排在资源B前面, 优先分配资源A */ list_for_each_entry(dev, &bus->devices, bus_list) __dev_sort_resources(dev, &head); // 分配资源 __assign_resources_sorted assign_requested_resources_sorted(head, &local_fail_head);
assign_requested_resources_sorted(head, &local_fail_head); pci_assign_resource ret = _pci_assign_resource(dev, resno, size, align); // 分配地址空间 __pci_assign_resource pci_bus_alloc_resource pci_bus_alloc_from_region /* Ok, try it out.. */ ret = allocate_resource(r, res, size, ...); err = find_resource(root, new, size,...); __find_resource // 从资源链表中分配地址空间 // 设置pci_dev->resource[] new->start = alloc.start; new->end = alloc.end; // 把对应的PCI地址写入BAR pci_update_resource(dev, resno); pci_std_update_resource /* 把CPU地址转换为PCI地址: PCI地址 = CPU地址 - offset * 写入BAR */ pcibios_resource_to_bus(dev->bus, ®ion, res); new = region.start; reg = PCI_BASE_ADDRESS_0 + 4 * resno; pci_write_config_dword(dev, reg, new);
PCIe设备枚举过程中之rc设备资源、分配和识别,讲完。
联系客服