PCI總線基礎知識和SylixOS下PCI設備驅動框架介紹

一、PCI總線基礎知識
1、PCI總線的概念
            PCI是Peripheral Component Interconnect(外設部件互聯)的縮寫，它是CPU和外圍設備通信的高速傳輸總線。PCI總線的工作頻率一般爲33MHz（有的PCI總線工作頻率爲64MHz和132MHz），是一種同步的獨立於處理器的32位或64位局部總線。
2、PCI總線結構
       PCI總線是一種樹型結構，並且獨立於CPU總線，可以和CPU總線並行操作。PCI總線上可以掛接PCI設備和PCI橋片，PCI總線上只允許有一個PCI主設備，其他的均爲PCI 從設備，而且讀寫操作只能在主從設備之間進行，從設備之間的數據交換需要通過主設備中轉。PCI總線結構如下圖所示。

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2017-10-12 15:21 上傳

圖1-1  PCI總線結構圖

3、PCI總線和PCI總線樹

       1個或者多個有血緣關係的PCI總線組成一顆PCi總線樹。PCI總線由Host主橋或者PCI橋管理，PCI通過PCI橋擴展PCI總線，與Host主橋直接相連的PCI總線通常被命名爲PCI總線0。一個處理器系統可能擁有多個Host主橋，有幾個Host主橋就有幾顆PCI總線樹。

4、PCI總線的特點

      （1）傳輸速率高最大數據傳輸率爲132MB/s，當數據寬度升級到64位，數據傳輸率可達264MB/s。這是其他總線難以比擬的。它大大緩解了數據I/O瓶頸，使高性能CPU的功能得以充分發揮，適應高速設備數據傳輸的需要。

       （2）多總線共存採用PCI總線可在一個系統中讓多種總線共存，容納不同速度的設備一起工作。

       （3）獨立於CPU PCI總線不依附於某一具體處理器，兼容性好。

       （4）自動識別與配置外設，用戶使用方便。

       （5）並行操作能力，可與CPU並行執行。

       （6）PCI總線上所有時序的產生和控制均由主設備發起。

       （7）PCI總線的地址總線和數據總線是分時複用的。（優點：1、節省插件的管腳數量；2、便於突發數據傳輸，即一個地址後面跟大量數據）

二、SylixOS下PCI設備驅動框架介紹

        從本質上講PCI只是一種總線，具體的PCI設備可以是字符設備、網絡設備、USB主機控制器等，因此，一個通過PCI總線與系統連接的設備的驅動至少包含PCI驅動和設備本身驅動兩部分內容。PCI驅動只是爲了輔助設備本身的驅動，它不是目的，而是手段。例如 ，對於通過PCI總線與系統連接的字符設備，則驅動中除了要實現PCI驅動部分外，其主體仍然是設備作爲字符設備的本身驅動，即實現file_operations成員函數並將設備註冊進內核。

        在SylixOS中，用PCI_DRV_CB結構體來定義PCI驅動，該結構體包含PCI設備的探測/移除、掛起/恢復等函數，其定義代碼如下代碼清單所示。PCI_DRV_CB結構體和I2C的LW_I2C_DEVICE結構體、SPI的LW_SPI_DEVICE結構體的非常相似，都是起到掛接總線的作用。

1. /*********************************************************************************************************
   
2.   驅動控制塊
   
3. *********************************************************************************************************/
   
4. typedef struct {
   
5.     LW_LIST_LINE            PCIDRV_lineDrvNode;                         /* 驅動節點管理                 */
   
6.     CHAR                    PCIDRV_cDrvName[PCI_DRV_NAME_MAX];          /* 驅動名稱                     */
   
7.     PVOID                   PCIDRV_pvPriv;                              /* 私有數據                     */
   
8.     PCI_DEV_ID_HANDLE       PCIDRV_hDrvIdTable;                         /* 設備支持列表                 */
   
9.     UINT32                  PCIDRV_uiDrvIdTableSize;                    /* 設備支持列表大小             */
   
10. 
    
11.     /*
    
12.      *  驅動常用函數, PCIDRV_pfuncDevProbe 與 PCIDRV_pfuncDevRemove 不能爲 LW_NULL, 其它可選
    
13.      */
    
14.     INT   (*PCIDRV_pfuncDevProbe)(PCI_DEV_HANDLE hHandle, const PCI_DEV_ID_HANDLE hIdEntry);
    
15.     VOID  (*PCIDRV_pfuncDevRemove)(PCI_DEV_HANDLE hHandle);
    
16.     INT   (*PCIDRV_pfuncDevSuspend)(PCI_DEV_HANDLE hHandle, PCI_PM_MESSAGE_HANDLE hPmMsg);
    
17.     INT   (*PCIDRV_pfuncDevSuspendLate)(PCI_DEV_HANDLE hHandle, PCI_PM_MESSAGE_HANDLE hPmMsg);
    
18.     INT   (*PCIDRV_pfuncDevResumeEarly)(PCI_DEV_HANDLE hHandle);
    
19.     INT   (*PCIDRV_pfuncDevResume)(PCI_DEV_HANDLE hHandle);
    
20.     VOID  (*PCIDRV_pfuncDevShutdown)(PCI_DEV_HANDLE hHandle);
    
21. 
    
22.     PCI_ERROR_HANDLE        PCIDRV_hDrvErrHandler;                      /* 錯誤處理句柄                 */
    
23. 
    
24.     INT                     PCIDRV_iDrvFlag;                            /* 驅動標誌                     */
    
25.     UINT32                  PCIDRV_uiDrvDevNum;                         /* 關聯設備數                   */
    
26.     LW_LIST_LINE_HEADER     PCIDRV_plineDrvDevHeader;                   /* 設備管理鏈表頭               */
    
27. } PCI_DRV_CB;
    
28. typedef PCI_DRV_CB         *PCI_DRV_HANDLE;

複製代碼

       PCI_DRV_CB結構體的PCIDRV_pfuncDevProbe函數指針指向的probe函數，需要完成PCI設備的初始化及其設備本身自身（字符、TTY、網絡等）驅動的註冊。在SylixOS的probe函數中，首先會通過PCI總線獲得PCI設備的基本資源，如：設備的起始地址、資源大小、中斷等，獲得資源之後，剩下的就是利用獲得的資源編寫設備本身自身的驅動代碼（基本和編寫非PCI總線上的設備驅動沒啥區別）。當PCI設備驅動完成後，在PCI設備數據傳輸時，是經過PCI總線傳給CPU的，這和Nor Flash掛接在SPI總線上，通過SPI和CPU通信的機制一樣。        以上就是我學習PCI總線的總結，若是有總結的不對的地方，煩請各位指正。