一，PCI相關數據結構說明
1.1struct pci_driver
這個數據結構在文件/linux/pci.h裏，這是Linux內核版本2.4之後爲新型的PCI設備驅動程序所添加的，其中最主要的是用於識別設備的id_table結構，以及用於檢測設備的函數probe( )和卸載設備的函數remove( )。
structpci_driver {
struct list_head node;
char *name;
const struct pci_device_id *id_table;
int (*probe) (struct pci_dev *dev,const struct pci_device_id *id);
void (*remove) (struct pci_dev *dev);
int (*save_state) (struct pci_dev *dev, u32 state);
int (*suspend)(struct pci_dev *dev, u32 state);
int (*resume) (struct pci_dev *dev);
int (*enable_wake) (struct pci_dev *dev, u32 state, int enable);
};
爲創建一個正確的struct pci_driver 結構, 只有4個字段需要被初始化:name,id_table,probe和remove。
其中id_table初始化可以用到宏PCI_DEVICE(VENDOR_ID,DEVICE_ID)，VENDOR_ID和DEVICE_ID分別爲設備和廠商編號，由板卡生產廠家指定。
Static const struct pci_device_id mypci[] =
{
{
PCI_DEVICE(VENDOR_ID,DEVICE_ID)
},
{}
};
1.2pci_dev
這個數據結構也在文件include/linux/pci.h裏，它詳細描述了一個PCI設備幾乎所有的硬件信息，包括廠商ID、設備ID、各種資源等。可以根據需要使用其中的數據成員。
struct pci_dev {
struct list_head global_list;
struct list_head bus_list;
struct pci_bus *bus;
struct pci_bus *subordinate;
void *sysdata;
struct proc_dir_entry *procent;
unsigned int devfn;
unsigned short vendor;
unsigned short device;
unsigned short subsystem_vendor;
unsigned short subsystem_device;
unsigned int class;
u8 hdr_type;
u8 rom_base_reg;
struct pci_driver *driver;
void *driver_data;
u64 dma_mask;
u32 current_state;
unsigned short vendor_compatible[DEVICE_COUNT_COMPATIBLE];
unsigned short device_compatible[DEVICE_COUNT_COMPATIBLE];
unsigned int irq;
struct resource resource[DEVICE_COUNT_RESOURCE];
struct resource dma_resource[DEVICE_COUNT_DMA];
struct resource irq_resource[DEVICE_COUNT_IRQ];
char name[80];
char slot_name[8];
int active;
int ro;
unsigned short regs;
int (*prepare)(struct pci_dev *dev);
int (*activate)(struct pci_dev *dev);
int (*deactivate)(struct pci_dev *dev);
};
二，PCI驅動基本框架
在用模塊方式實現PCI設備驅動程序時，通常至少要實現以下幾個部分：初始化設備模塊、設備打開模塊、數據讀寫和控制模塊、中斷處理模塊、設備釋放模塊、設備卸載模塊。下面給出一個典型的PCI設備驅動程序的基本框架。
/* 指明該驅動程序適用於哪一些PCI設備 */
static struct pci_device_id demo_pci_tbl []__initdata = {
{PCI_VENDOR_ID_DEMO, PCI_DEVICE_ID_DEMO,
PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID, 0, 0, DEMO},
{0,}
};
/* 對特定PCI設備進行描述的數據結構 */
struct demo_card {
unsigned int magic;
/* 使用鏈表保存所有同類的PCI設備 */
struct demo_card *next;
/* ... */
}
/* 中斷處理模塊 */
static void demo_interrupt(int irq, void*dev_id, struct pt_regs *regs)
{
/* ... */
}
/* 設備模塊信息 */
static struct pci_driver demo_pci_driver ={
name: demo_MODULE_NAME, /* 設備模塊名稱 */
id_table: demo_pci_tbl, /* 能夠驅動的設備列表 */
probe: demo_probe, /* 查找並初始化設備 */
remove: demo_remove /* 卸載設備模塊 */
/* ... */
};
static int __init demo_init_module (void)
{
pci_register_driver(&demo_pci_driver);
}
static void __exit demo_cleanup_module(void)
{
pci_unregister_driver(&demo_pci_driver);
}
/* 加載驅動程序模塊入口 */
module_init(demo_init_module);
/* 卸載驅動程序模塊入口 */
module_exit(demo_cleanup_module);
三，PCI設備操作實現
3.1設備初始化
在demo_init_module 中，用pci_register_driver( )函數來註冊PCI設備的驅動程序，此時需要提供一個pci_driver結構，在該結構中給出的probe探測例程將負責完成對硬件的檢測工作。
在probe函數中，需要實現以下幾個功能：
（1）使能PCI
在 PCI 驅動的探測函數中, 在驅動可存取 PCI 設備的任何設備資源(I/O 區或者中斷)之前, 驅動必須調用pci_enable_device 函數:
int pci_enable_device(struct pci_dev *dev);
這個函數實際上使能設備. 它喚醒設備以及在某些情況下也分配它的中斷線和 I/O 區. 例如, 這發生在 CardBus 設備上(它在驅動層次上已經完全和PCI 等同了).
(2)請求PCI資源
在初始化中很重要的一個操作就是讓系統爲PCI分配資源，如I/O端口等。
pci_resource_regions(struct pci_dev *dev, char * name);
(3)存取配置空間
因爲微處理器無法直接存取配置空間, 計算機供應商不得不提供一個方法來完成它. 爲存取配置空間, CPU 必須寫和讀 PCI 控制器中的寄存器, 但是確切的實現是依賴於供應商的, 並且和這個討論無關, 因爲 Linux提供了一個標準接口來存取配置空間.
對於驅動, 配置空間可通過8-位, 16-位, 或者 32-位數據傳輸來存取. 相關的函數原型定義於 <linux/pci.h>:
int pci_read_config_byte(struct pci_dev*dev, int where, u8 *val);
int pci_read_config_word(struct pci_dev*dev, int where, u16 *val);
int pci_read_config_dword(struct pci_dev*dev, int where, u32 *val);
從由 dev 所標識出的設備的配置空間讀1 個, 2 個或者 4 個字節. where 參數是從配置空間開始的字節偏移. 從配置空間取得的值通過val 指針返回, 並且這個函數的返回值是一個錯誤碼. word 和 dword 函數轉換剛剛讀的值從小端到處理器的本地字節序, 因此你不必處理字節序.
int pci_write_config_byte(struct pci_dev*dev, int where, u8 val);
int pci_write_config_word(struct pci_dev*dev, int where, u16 val);
int pci_write_config_dword(struct pci_dev*dev, int where, u32 val);
（4）映射 I/O 和內存空間
每個PCI可以有1-6個I/O或者內存空間，並且每塊空間都有一個BAR寄存器與其空間首地址想對應。BAR0-6寄存器的最後一位爲只讀，爲1則說明該空間爲I/O，否則爲MEM。
下面以BAR0爲例介紹如何映射空間到虛擬內存，以便用戶訪問。
LocalAddr0 =pci_resource_start(dev,0);
//得到BAR0區域的開始地址
Map0 = (unsignedchar *)ioremap(LocalAddr0, pci_resource_len(dev,0));
//將BAR0區域影射到內存虛擬地址
如果ioremap函數出現問題，可以嘗試ioport_map和pci_iomap。這樣以後就可以針對Map0進行讀寫，而忽略具體硬件是I/O或是MEM的細節。
（5）註冊中斷
int request_irq( unsigned int irq,
irqreturn_t (*handler)(int,void *, struct pt_regs *),
unsigned long flags,
const char *dev_name,
void *dev_id);
從 request_irq 返回給請求函數的返回值或者是 0 指示成功, 或者是一個負的錯誤碼, 如同平常. 函數返回 -EBUSY 來指示另一個驅動已經使用請求的中斷線是不尋常的.
3.2數據讀寫
使用在初始化過程中影射後的虛擬內存地址（Map0）進行讀寫，並轉換到用戶空間，最後傳給應用程序。可以使用以下讀寫函數：
unsigned int ioread8(void *addr);
unsigned int ioread16(void *addr);
unsigned int ioread32(void *addr);
這裏, addr 應當是從 ioremap 獲得的地址(也許與一個整型偏移); 返回值是從給定 I/O 內存讀取的.有類似的一系列函數來寫 I/O 內存:
void iowrite8(u8 value, void *addr);
void iowrite16(u16 value, void *addr);
void iowrite32(u32 value, void *addr);
你可以使用這些函數的重複版本，
void ioread8_rep(void *addr, void *buf,unsigned long count);
void ioread16_rep(void *addr, void *buf,unsigned long count);
void ioread32_rep(void *addr, void *buf,unsigned long count);
void iowrite8_rep(void *addr, const void*buf, unsigned long count);
void iowrite16_rep(void *addr, const void*buf, unsigned long count);
void iowrite32_rep(void *addr, const void*buf, unsigned long count);
這些函數讀或寫從給定的buf 到給定的 addr共count 次.
需要操作一塊 I/O 地址, 你可使用下列之一:
void memset_io(void *addr, u8 value,unsigned int count);
void memcpy_fromio(void *dest, void*source, unsigned int count);
void memcpy_toio(void *dest, void *source,unsigned int count);
3.3中斷處理
PC的中斷資源比較有限，只有0~15的中斷號，因此大部分外部設備都是以共享的形式申請中斷號的。當中斷髮生的時候，中斷處理程序首先負責對中斷進行識別，然後再做進一步的處理。
irqreturn_tshort_interrupt(int irq, void *dev, struct pt_regs *regs);
在該函數中實現中斷服務，每次硬件檢測到中斷，都會調用該函數。
3.4釋放設備
釋放設備模塊主要負責釋放對設備的控制權，釋放佔用的內存和中斷等，所做的事情正好與設備初始化相反。
在demo_cleanup_module中卸載PCI驅動：
pci_unregister_driver()
在pci_driver的remove中釋放所請求的資源：
iounmap(Map0);
free_irq(int irq,pci_dev *dev)
pci_release_regions(pci_dev *dev)
3.5Makefile文件的編寫
PWD= $(shell pwd)
KERNEL_SRC=/usr/src/linux
obj-m:=mypci.o
module_objs :=mypci.o
all:
$(MAKE) –C $( KERNEL_SRC) M=$(PWD)modules
clean:
rm *.ro
rm *.o