linux驱动结构pci.doc

linux驱动结构pci Linux设计了一个通用的数据结构resource来描述各种I/O资源（如：I/O端口、外设内存、DMA和IRQ等）。 该结构定义在include/linux/ioport.h头文件中： struct resource const char *name; unsigned long start, end; 表示资源的起始物理地址和终止物理地址。它们确定了资源的范围，也即是一个闭区间start,end unsigned long flags; 描述资源的标志 struct resource *parent, *sibling, *child; 分别指向父、兄弟、子资源的指针;Linux是以一种倒置的树形结构来管理每一类I/O资源（如：I/O端口、外设内存、DMA和IRQ）的。每一类I/O资源都对应有一颗倒置的资源树，树中的每一个节点都是一个resource结构，而树的根结点root则描述了该类资源的整个资源空间。为什么使用树？例如，考虑一下IDE硬盘接口所使用的I/O端口地址比如说从0xf000 到 0xf00f。那么，start字段为0xf000 且end 字段为0xf00f的这样一个资源包含在树中，控制器的常规名字存放在name字段中。但是，IDE设备驱动程序需要记住另外的信息，也就是IDE链主盘使用0xf000 到 0xf007的子范围，从盘使用0xf008 到 0xf00f的子范围。为了做到这点，设备驱动程序把两个子范围对应的孩子插入到从0xf000 到 0xf00f的整个范围对应的资源下。一般来说，树中的每个节点肯定相当于父节点对应范围的一个子范围。I/O端口资源树(ioport_resource)的根节点跨越了整个I/O地址空间（从端口0到65535，即64K）。更详细可以参考:每种类的PCI设备都可以用结构类型pci_dev来描述。更为准确地说，应该是每一个PCI功能，即PCI逻辑设备都唯一地对应有一个pci_dev设备描述符。该数据结构的定义如下（include/linux/pci.h）：struct pci_dev struct list_head global_list; /* 全局链表元素global_list：每一个pci_dev结构都通过该成员连接到全局pci设备链表pci_devices中*/struct list_head bus_list; /* 总线设备链表元素bus_list：每一个pci_dev结构除了链接到全局设备链表中外，还会通过这个成员连接到其所属PCI总线的设备链表中。每一条PCI总线都维护一条它自己的设备链表视图，以便描述所有连接在该PCI总线上的设备，其表头由PCI总线的pci_bus结构中的 devices成员所描述t*/struct pci_bus *bus; /* 总线指针bus：指向这个PCI设备所在的PCI总线的pci_bus结构。因此，对于桥设备而言，bus指针将指向桥设备的主总线（primary bus），也即指向桥设备所在的PCI总线*/struct pci_bus *subordinate; /* 指针subordinate：指向这个PCI设备所桥接的下级总线。这个指针成员仅对桥设备才有意义，而对于一般的非桥PCI设备而言，该指针成员总是为NULL*/void *sysdata; /* 无类型指针sysdata：指向一片特定于系统的扩展数据*/struct proc_dir_entry *procent; /* 指针procent：指向该PCI设备在proc文件系统中对应的目录项*/unsigned int devfn; /* devfn：这个PCI设备的设备功能号，也成为PCI逻辑设备号（0255）。其中bit7:3是物理设备号（取值范围031），bit2:0是功能号（取值范围07）。 */unsigned short vendor;/* vendor：这是一个16无符号整数，表示PCI设备的厂商ID*/unsigned short device;/*device：这是一个16无符号整数，表示PCI设备的设备ID */unsigned short subsystem_vendor;/* subsystem_vendor：这是一个16无符号整数，表示PCI设备的子系统厂商ID*/unsigned short subsystem_device; /* subsystem_device：这是一个16无符号整数，表示PCI设备的子系统设备ID。*/unsigned int class; /* class：32位的无符号整数，表示该PCI设备的类别，其中，bit7：0为编程接口，bit15：8为子类别代码，bit 23：16为基类别代码，bit31：24无意义。显然，class成员的低3字节刚好对应与PCI配置空间中的类代码*/u8 hdr_type; /* hdr_type：8位符号整数，表示PCI配置空间头部的类型。其中，bit71表示这是一个多功能设备，bit70表示这是一个单功能设备。Bit6：0则表示PCI配置空间头部的布局类型，值00h表示这是一个一般PCI设备的配置空间头部，值01h表示这是一个PCI-to-PCI桥的配置空间头部，值02h表示CardBus桥的配置空间头部*/u8 rom_base_reg; /* rom_base_reg：8位无符号整数，表示PCI配置空间中的ROM基地址寄存器在PCI配置空间中的位置。ROM基地址寄存器在不同类型的PCI配置空间头部的位置是不一样的，对于type 0的配置空间布局，ROM基地址寄存器的起始位置是30h，而对于PCI-to-PCI桥所用的type 1配置空间布局，ROM基地址寄存器的起始位置是38h*/struct pci_driver *driver; /* 指针driver：指向这个PCI设备所对应的驱动程序定义的pci_driver结构。每一个pci设备驱动程序都必须定义它自己的pci_driver结构来描述它自己。*/u64 dma_mask; /*dma_mask：用于DMA的总线地址掩码，一般来说，这个成员的值是0xffffffff。数据类型dma_addr_t定义在include/asm/types.h中，在x86平台上，dma_addr_t类型就是u32类型*/pci_power_t current_state; /* 当前操作状态 */ struct device dev;/* 通用的设备接口*/unsigned short vendor_compatibleDEVICE_COUNT_COMPATIBLE;unsigned short device_compatibleDEVICE_COUNT_COMPATIBLE;/*定义这个PCI设备与哪些设备相兼容!/unsigned int irq;/* 无符号的整数irq：表示这个PCI设备通过哪根IRQ输入线产生中断，一般为015之间的某个值 */struct resource resourceDEVICE_COUNT_RESOURCE; /*表示该设备可能用到的资源，包括：I/O断口区域、设备内存地址区域以及扩展ROM地址区域。*/int cfg_size;/* 配置空间的大小 */unsigned int transparent:1;/* 透明 PCI 桥 */unsigned int multifunction:1;/* 多功能设备*/ unsigned int is_enabled:1;/* pci_enable_device已经被调用*/unsigned int is_busmaster:1; /* 设备是主设备*/unsigned int no_msi:1; /* 设备不使用msi*/unsigned int block_ucfg_access:1;/* 配置空间访问形式用块的形式 */u32 saved_config_space16; /* 在挂起时保存配置空间*/struct bin_attribute *rom_attr; /* sysfs ROM入口的属性描述*/int rom_attr_enabled;/* 能显示rom 属性*/struct bin_attribute *res_attrDEVICE_COUNT_RESOURCE; /* 资源的sysfs文件*/;struct pci_bus struct list_head node;/* 链表元素node：对于PCI根总线而言，其pci_bus结构通过node成员链接到本节一开始所述的根总线链表中，根总线链表的表头由一个list_head类型的全局变量pci_root_buses所描述。而对于非根pci总线，其pci_bus结构通过node成员链接到其父总线的子总线链表children中*/struct pci_bus *parent;/*parent指针：指向该pci总线的父总线，即pci桥所在的那条总线*/struct list_head children;/*children指针：描述了这条PCI总线的子总线链表的表头。这条PCI总线的所有子总线都通过上述的node链表元素链接成一条子总线链表，而该链表的表头就由父总线的children指针所描述*/struct list_head devices;/* list of devices on this bus */struct pci_dev *self;/* devices链表头：描述了这条PCI总线的逻辑设备链表的表头。除了链接在全局PCI设备链表中之外，每一个PCI逻辑设备也通过其 pci_dev结构中的bus_list成员链入其所在PCI总线的局部设备链表中，而这个局部的总线设备链表的表头就由pci_bus结构中的 devices成员所描述*/struct resource *resourcePCI_BUS_NUM_RESOURCES;/* 资源指针数组：指向应路由到这条pci总线的地址空间资源，通常是指向对应桥设备的pci_dev结构中的资源数组resource10：7*/struct pci_ops *ops;/* 指针ops：指向一个pci_ops结构，表示这条pci总线所使用的配置空间访问函数*/void *sysdata;/* 无类型指针sysdata：指向系统特定的扩展数据*/struct proc_dir_entry *procdir;/* 指针procdir：指向该PCI总线在proc文件系统中对应的目录项*/ unsigned char number;/* number：这条PCI总线的总线编号（bus number），取值范围0255 */unsigned char primary; /* primary：表示引出这条PCI总线的“桥设备的主总线”（也即桥设备所在的PCI总线）编号，取值范围0255*/unsigned char secondary; /* secondary：表示引出这条PCI总线的桥设备的次总线号，因此secondary成员总是等于number成员的值。取值范围0255*/unsigned char subordinate; /* subordinate：这条PCI总线的下属PCI总线（Subordinate pci bus）的总线编号最大值，它应该等于引出这条PCI总线的桥设备的subordinate值*/char name48;/* name48：这条PCI总线的名字字符串*/ unsigned short bridge_ctl; /*/unsigned short pad2;/* */ struct device *bridge;/* */ struct device class_dev;/* */struct bin_attribute *legacy_io; struct bin_attribute *legacy_mem; /* */;struct pci_device_id _u32 vendor,device; /厂商和设备ID _u32 subvendor,subdevice; /子系统和设备ID _u32 class,class_mask; /类、子类、prog-if三元组 kernel_ulong_t driver_data; /驱动私有数据pci_device_id 用MODULE_DEVICE_TABLE宏到处到用户空间。CPU对外设端口物理地址的编址方式有两种：一种是IO映射方式，另一种是内存映射方式。 Linux将基于IO映射方式的和内存映射方式的IO端口统称为IO区域（IO region）。IO region仍然是一种IO资源，因此它仍然可以用resource结构类型来描述。Linux管理IO region：1) request_region()把一个给定区间的IO端口分配给一个IO设备。2) check_region()检查一个给定区间的IO端口是否空闲，或者其中一些是否已经分配给某个IO设备。3) release_region()释放以前分配给一个IO设备的给定区间的IO端口。Linux中可以通过以下辅助函数来访问IO端口：inb(),inw(),inl(),outb(),outw(),outl()“b”“w”“l”分别代表8位，16位，32位。对IO内存资源的访问注：其实对IO内存和IO端口的访问的不同函数，只是对同一函数的不同调用而已，定义在include/linux/ioport.h： #define request_region(start,n,name) _request_region(&ioport_resource, (start), (n), (name) #define request_mem_region(start,n,name) _request_region(&iomem_resource, (start), (n), (name) #define rename_region(region, newname) do (region)-name = (newname); while (0) extern struct resource * _request_region(struct resource *, resource_size_t start, resource_size_t n, const char *name);1) request_mem_region()请求分配指定的IO内存资源。2) check_mem_region()检查指定的IO内存资源是否已被占用。3) release_mem_region()释放指定的IO内存资源。其中传给函数的start address参数是内存区的物理地址（以上函数参数表已省略）。驱动开发人员可以将内存映射方式的IO端口和外设内存统一看作是IO内存资源。ioremap()用来将IO资源的物理地址映射到内核虚地址空间（3GB - 4GB）中，参数addr是指向内核虚地址的指针。Linux中可以通过以下辅助函数来访问IO内存资源：readb(),readw(),readl(),writeb(),writew(),writel()。Linux在kernel/resource.c文件中定义了全局变量ioport_resource和iomem_resource，来分别描述基于IO映射方式的整个IO端口空间和基于内存映射方式的IO内存资源空间（包括IO端口和外设内存）。1）关于IO与内存空间： 在X86处理器中存在着I/O空间的概念，I/O空间是相对于内存空间而言的，它通过特定的指令in、out来访问。端口号标识了外设的寄存器地址。Intel语法的in、out指令格式为： IN 累加器, 端口号DX OUT 端口号DX,累加器 目前，大多数嵌入式微控制器如ARM、PowerPC等中并不提供I/O空间，而仅存在内存空间。内存空间可以直接通过地址、指针来访问，程序和程序运行中使用的变量和其他数据都存在于内存空间中。 即便是在X86处理器中，虽然提供了I/O空间，如果由我们自己设计电路板，外设仍然可以只挂接在内存空间。此时，CPU可以像访问一个内存单元那样访问外设I/O端口，而不需要设立专门的I/O指令。因此，内存空间是必须的，而I/O空间是可选的。（2）inb和outb：在Linux设备驱动中，宜使用Linux内核提供的函数来访问定位于I/O空间的端口，这些函数包括： 读写字节端口（8位宽）unsigned inb(unsigned port); void outb(unsigned char byte, unsigned port); 读写字端口（16位宽）unsigned inw(unsigned port); void outw(unsigned short word, unsigned port); 读写长字端口（32位宽）unsigned inl(unsigned port); void outl(unsigned longword, unsigned port); 读写一串字节void insb(unsigned port, void *addr, unsigned long count); void outsb(unsigned port, void *addr, unsigned long count); insb()从端口port开始读count个字节端口，并将读取结果写入addr指向的内存；outsb()将addr指向的内存的count个字节连续地写入port开始的端口。 读写一串字void insw(unsigned port, void *addr, unsigned long count); void outsw(unsigned port, void *addr, unsigned long count); 读写一串长字void insl(unsigned port, void *addr, unsigned long count); void outsl(unsigned port, void *addr, unsigned long count); 上述各函数中I/O端口号port的类型高度依赖于具体的硬件平台，因此，只是写出了unsigned（3）readb和writeb:在设备的物理地址被映射到虚拟地址之后，尽管可以直接通过指针访问这些地址，但是工程师宜使用Linux内核的如下一组函数来完成设备内存映射的虚拟地址的读写，这些函数包括： 读I/O内存unsigned int ioread8(void *addr);unsigned int ioread16(void *addr);unsigned int ioread32(void *addr);与上述函数对应的较早版本的函数为（这些函数在Linux 2.6中仍然被支持）：unsigned readb(address);unsigned readw(address);unsigned readl(address); 写I/O内存void iowrite8(u8 value, void *addr);void iowrite16(u16 value, void *addr);void iowrite32(u32 value, void *addr);与上述函数对应的较早版本的函数为（这些函数在Linux 2.6中仍然被支持）：void writeb(unsigned value, address);void writew(unsigned value, address);void writel(unsigned value, address);（4）把I/O端口映射到“内存空间”:void *ioport_map(unsigned long port, unsigned int count);通过这个函数，可以把port开始的count个连续的I/O端口重映射为一段“内存空间”。然后就可以在其返回的地址上像访问I/O内存一样访问这些I/O端口。当不再需要这种映射时，需要调用下面的函数来撤消：void ioport_unmap(void *addr);实际上，分析ioport_map()的源代码可发现，所谓的映射到内存空间行为实际上是给开发人员制造的一个“假象”，并没有映射到内核虚拟地址，仅仅是为了让工程师可使用统一的I/O内存访问接口访问I/O端口。 -Linux对I/O端口资源的管理 几乎每一种外设都是通过读写设备上的寄存器来进行的。外设寄存器也称为“I/O端口”，通常包括：控制寄存器、状态寄存器和数据寄存器三大类，而且一个外设的寄存器通常被连续地编址。CPU对外设IO端口物理地址的编址方式有两种：一种是I/O映射方式(I/O-mapped)，另一种是内存映射方式(Memory-mapped)。而具体采用哪一种则取决于CPU的体系结构。 有些体系结构的CPU(如，PowerPC、m68k等)通常只实现一个物理地址空间(RAM)。在这种情况下，外设 I/O端口的物理地址就被映射到CPU的单一物理地址空间中，而成为内存的一部分。此时，CPU可以象访问一个内存单元那样访问外设I/O端口，而不需要设立专门的外设I/O指令。这就是所谓的“内存映射方式”(Memory-mapped)。 而另外一些体系结构的CPU(典型地如X86)则为外设专门实现了一个单独地地址空间，称为“I/O地址空间”或者“I/O端口空间”。这是一个与CPU地RAM物理地址空间不同的地址空间，所有外设的I/O端口均在这一空间中进行编址。CPU通过设立专门的I/O指令(如X86的IN和OUT指令)来访问这一空间中的地址单元(也即 I/O端口)。这就是所谓的“I/O映射方式”(I/O-mapped)。与RAM物理地址空间相比，I/O地址空间通常都比较小，如x86 CPU的I/O空间就只有64KB(0-0xffff)。这是“I/O映射方式”的一个主要缺点。 Linux将基于I/O映射方式的或内存映射方式的I/O端口通称为“I/O区域”(I/O region)。在讨论对I/O区域的管理之前，我们首先来分析一下Linux是如何实现“I/O资源”这一抽象概念的。Linux对I/O资源的描述- Linux设计了一个通用的数据结构resource来描述各种I/O资源(如：I/O端口、外设内存、DMA和IRQ等)。该结构定义在include/linux/ioport.h头文件中：struct resource resource_size_t start; resource_size_t end; const char *name; unsigned long flags; struct resource *parent, *sibling, *child;Linux对I/O资源的管理- Linux是以一种倒置的树形结构来管理每一类I/O资源(如：I/O端口、外设内存、DMA和IRQ)的。每一类I/O资源都对应有一颗倒置的资源树，树中的每一个节点都是一个resource结构，而树的根结点root则描述了该类资源的整个资源空间。 基于上述这个思想，Linux在kernel/resource.c文件中实现了对资源的申请、释放及查找等操作。 资源的申请: request_resource() 资源的释放: release_resource() 寻找可用资源: -find_resource() 分配资源: allocate_resource()管理I/O Region资源- Linux将基于I/O映射方式的I/O端口和基于内存映射方式的I/O端口资源统称为“I/O区域”(I/O Region)。I/O Region仍然是一种I/O资源，因此它仍然可以用resource结构类型来描述。下面我们就来看看Linux是如何管理I/O Region的。 I/O Region的分配: _request_region() I/O Region的释放: _release_region() 检查指定的I/O Region是否已被占用: _check_region()管理I/O端口资源- 我们都知道，采用I/O映射方式的X86处理器为外设实现了一个单独的地址空间，也即“I/O空间”(I/O Space)或称为“I/O端口空间”，其大小是64KB(0x0000-0xffff)。Linux在其所支持的所有平台上都实现了“I/O端口空间” 这一概念。 由于I/O空间非常小，因此即使外设总线有一个单独的I/O端口空间，却也不是所有的外设都将其I/O端口(指寄存器)映射到“I/O端口空间”中。比如，大多数PCI卡都通过内存映射方式来将其I/O端口或外设内存映射到CPU的RAM物理地址空间中。而老式的ISA卡通常将其I/O端口映射到I/O端口空间中。 Linux是基于“I/O Region”这一概念来实现对I/O端口资源(I/O-mapped 或 Memory-mapped)的管理的。 资源根节点的定义: Linux在kernel/resource.c文件中定义了全局变量ioport_resource和iomem_resource，来分别描述基于I/O映射方式的整个I/O端口空间和基于内存映射方式的I/O内存资源空间(包括I/O端口和外设内存)。其定义如下：struct resource ioport_resource = .name = PCI IO, .start -= 0, .end = IO_SPACE_LIMIT, .flags -= IORESOURCE_IO,;struct resource iomem_resource = .name = PCI mem, .start -= 0, .end = -1, .flags -= IORESOURCE_MEM,; 其中，宏IO_SPACE_LIMIT表示整个I/O空间的大小，对于X86平台而言，它是0xffff(定义在include/asm-i386/io.h头文件中)。显然，I/O内存空间的大小是4GB。 对I/O端口空间的操作: 基于I/O Region的操作函数_xxx_region()，Linux在头文件include/linux/ioport.h中定义了三个对I/O端口空间进行操作的接口： request_region() 请求在I/O端口空间中分配指定范围的I/O端口资源。 check_region() 检查I/O端口空间中的指定I/O端口资源是否已被占用。 release_region() 释放I/O端口空间中的指定I/O端口资源。 对I/O内存资源的操作: 基于I/O Region的操作函数_xxx_region()，Linux在头文件include/linux/ioport.h中定义了三个对I/O内存资源进行操作的接口： request_mem_region() 请求分配指定的I/O内存资源。 check_mem_region() 检查指定的I/O内存资源是否已被占用。 release_mem_region() 释放指定的I/O内存资源。访问I/O端口空间(I/O-mapped)- 在驱动程序请求了I/O端口空间中的端口资源后，它就可以通过CPU的IO指令来读写这些I/O端口了。在读写I/O端口时要注意的一点就是，大多数平台都区分8位、16位和32位的端口，也即要注意I/O端口的宽度。 inb() outb() inw() outw() inl() outl() unsigned char inb(unsigned port); port参数指定I/O端口空间中的端口地址。在大多数平台上(如x86)它都是unsigned short类型的，其它的一些平台上则是unsigned int类型的。显然，端口地址的类型是由I/O端口空间的大小来决定的。 对I/O端口的字符串操作 除了上述这些“单发”(single-shot)的I/O操作外，某些CPU也支持对某个I/O端口进行连续的读写操作，也即对单个I/O端口读或写一系列字节、字或32位整数，这就是所谓的“字符串I/O指令”(String Instruction)。这种指令在速度上显然要比用循环来实现同样的功能要快得多。 insb() outsb() insw() outw() insl() outsl()Pausing I/O 在一些平台上(典型地如X86)，对于老式总线(如ISA)上的慢速外设来说，如果CPU读写其I/O端口的速度太快，那就可能会发生丢失数据的现象。对于这个问题的解决方法就是在两次连续的I/O操作之间插入一段微小的时延，以便等待慢速外设。这就是所谓的“Pausing I/O”。 对于Pausing I/O，Linux也在io.h头文件中定义了它的I/O读写函数，而且都以XXX_p命名，比如：inb_p()、outb_p()等等。访问I/O内存资源(I/O Memory)- 尽管I/O端口空间曾一度在x86平台上被广泛使用，但是由于它非常小，因此大多数现代总线的设备都以内存映射方式(Memory-mapped)来映射它的I/O端口(指I/O寄存器)和外设内存。基于内存映射方式的I/O端口称为I/O内存资源(I/O Memory)。因为基于内存映射方式的I/O和外设内存在硬件实现上的差异对于软件来说是完全透明的，所以驱动程序开发人员可以将内存映射方式的I/O端口和外设内存统一看作是“I/O内存”资源。 I/O内存资源是在CPU的单一内存物理地址空间内进行编址的，也即它和系统RAM同处在一个物理地址空间内。因此通过CPU的访内指令就可以访问I/O内存资源。 一般来说，在系统运行时，外设的I/O内存资源的物理地址是已知的，这可以通过系统固件(如BIOS)在启动时分配得到，或者通过设备的硬连线(hardwired)得到。比如，PCI卡的I/O内存资源的物理地址访问I/O内存资源，而必须将它们映射到核心虚地址空间内(通过页表)，然后才能根据映射所得到的核心虚地址范围，通过访内指令访问这些I/O内存资源。物理地址就是在系统启动时由PCI BIOS分配并写到PCI卡的配置空间中的BAR中的。而ISA卡的I/O内存资源的物理地址则是通过设备硬连线映射到640KB-1MB范围之内的。但是CPU通常并没有为这些已知的外设I/O内存资源的物理地址预定义虚拟地址范围，因为它们是在系统启动后才已知的(某种意义上讲是动态的)，所以驱动程序并不能直接通过 映射I/O内存资源 Linux在io.h头文件中声明了函数ioremap()，用来将I/O内存资源的物理地址映射到核心虚地址空间(3GB-4GB)中 对于X86体系结构ioremap()定义在/usr/src/linux-/include/asm-i386/io.h中 读写I/O内存资源 在将I/O内存资源的物理地址映射成核心虚地址后，理论上讲我们就可以象读写RAM那样直接读写I/O内存资源了。但是，由于在某些平台上，对 I/O内存和系统内存有不同的访问处理，因此为了确保跨平台的兼容性，Linux实现了一系列读写I/O内存资源的函数，这些函数在不同的平台上有不同的实现。但在x86平台上，读写I/O内存与读写RAM无任何差别。如下所示(include/asm-i386/io.h)： readb() readw() readl() writeb() writew() writel() memset_io() memcpy_fromio() memcpytoio()显然，在x86平台上访问I/O内存资源与访问系统主存RAM是无差别的。但是为了保证驱动程序的跨平台的可移植性，我们应该使用上面的函数来访问I/O内存资源，而不应该通过指向核心虚地址的指针来访问。本文来自CSDN博客，转载请标明出处：/wucongdonglai/archive/2011/01/14/6138345.aspx一、PCI简介 PCI是一种外设总线规范。我们先来看一下什么是总线：总线是一种传输信号的路径或信道。典型情况是，总线是连接于一个或多个导体的电气连线，总线上连接的所有设备可在同一时间收到所有的传输内容。总线由电气接口和编程接口组成。本文讨论Linux 下的设备驱动，所以，重点关注编程接口。 PCI是Peripheral Component Interconnect（外围设备互联）的简称，是普遍使用在桌面及更大型的计算机上的外设总线。PCI架构被设计为ISA标准的替代品，他有三个主要目标：获得在计算机和外设之间传输数据时更好的性能；尽可能的平台无关；简化往系统中添加和删除外设的工作。二、PCI寻址 从目前开始，我想尽可能通过一些实际的例子来说明问题，而减少理论方面的问题的描述，因为，相关的理论的东西，能在其他地方找到。 我们先来看一个例子，我的计算机装有1G的RAM，1G以后的物理内存地址空间都是外部设备IO在系统内存地址空间上的映射。/proc/iomem描述了系统中所有的设备I/O在内存地址空间上的映射。我们来看地址从1G开始的第一个设备在/proc/iomem中是怎么描述的： 40000000-400003ff : 0000:00:1f.1 这是个PCI设备，40000000-400003ff是他所映射的内存地址空间，占据了内存地址空间的1024bytes的位置，而0000:00:1f.1则是个PCI外设的地址,以冒号和逗号分隔为4个部分：第一个16位表示域；第二个8位表示一个总线编号，28-256，故每个域最多能有256个总线；第三个5位表示一个设备号，每个总线最多能挂载32个设备；最后是3位，表示功能号，每个设备最多能有8种功能，也就是最多能够对应8个逻辑设备，每种功能都唯一的对应一个pci_dev结构体。 注：因为PCI规范允许单个系统拥有高达256个总线，但对于大型系统而言，这是不够的，所以，引入了域的概念。 由此，我们能得出上述的PCI设备的地址是0号域0号总线上的31号设备上的1号功能。那上述的这个PCI设备到底是什么呢？下面是我的计算机上的lspci命令的输出： 00:00.0 Host bridge: Intel Corporation 82845 845 (Brookdale) Chipset Host Bridge (rev 04) 00:01.0 PCI bridge: Intel Corporation 82845 845 (Brookdale) Chipset AGP Bridge(rev 04) 00:1d.0 USB Controller: Intel Corporation 82801CA/CAM USB (Hub #1) (rev 02) 00:1d.1 USB Controller: Intel Corporation 82801CA/CAM USB (Hub #2) (rev 02) 00:1e.0 PCI bridge: Intel Corporation 82801 Mobile PCI Bridge (rev 42) 00:1f.0 ISA bridge: Intel Corporation 82801CAM ISA Bridge (LPC) (rev 02) 00:1f.1 IDE interface: Intel Corporation 82801CAM IDE U100 (rev 02) 00:1f.3 SMBus: Intel Corporation 82801CA/CAM SMBus Controller (rev 02) 00:1f.5 Multimedia audio controller:Intel Corporation 82801CA/CAM AC97 Audio Controller (rev 02) 00:1f.6 Modem: Intel Corporation 82801CA/CAM AC97 Modem Controller (rev 02) 01:00.0 VGA compatible controller: nVidia Corporation NV17 GeForce4 420 Go(rev a3) 02:00.0 FireWire (IEEE 1394): VIA Technologies, Inc. IEEE 1394 Host Controller(rev 46) 02:01.0 Ethernet controller: Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL-8139/8139C/8139C+(rev 10) 02:04.0 CardBus bridge: O2 Micro, Inc. OZ6933 Cardbus Controller (rev 01) 02:04.1 CardBus bridge: O2 Micro, Inc. OZ6933 Cardbus Controller (rev 01) lspci没有标明域，但对于一台PC而言，一般只有一个域，即0号域。通过这个输出我们能看到他是个IDE interface。由上述的输出能看到，我的计算机上共有3个PCI总线(0号，1号，2号）。在单个系统上，插入多个总线是通过桥（bridge)来完成的，桥是一种用来连接总线的特别PCI外设。所以，PCI系统的整体布局组织为树型，我们能通过上面的lspci输出，来画出我的计算机上的PCI系统的树型结构：0号总线 (主桥）-00:01(PCI桥） |-00:1d(USB号控制器，提供了0、1这两个逻辑设备，即功能） |-00:1e:0(PCI桥) |-00:1f.多功能卡（提供了0 ISA bridge、1 IDE interface、3SMBus、5 Multimedia audio controller、6 Modem这5个逻辑设备，即功能）1号总线(主桥）-01:00.0 VG