【PCIE-2】---PCIE配置空间及访问方式简介

2022-12-31 13:04:57

　　对新手来说，第一步了解PCIE的相关基本概念，第二步了解PCIE配置空间，第三步深入研究PCIE设备枚举方式。本章主要总结第二步的PCIE配置空间

按照国际惯例，先提问题：

1. 什么是PCIE的配置空间？

2. PCIE设备的配置空间有多大？ PCI和PCIE的配置空间有何区别与联系？

3. 如何访问PCIE设备的配置空间？

4. 有几种类型，都包含什么内容？

带着上述问题，来进行该部分的总结：

什么是PCIE的配置空间？

　　每个PCIE设备都有自己的独立的一段配置空间，该部分空间是这个设备的(可能是一段e2prom)，系统会给这个设备分配一段内存空间，CPU访问这段内存空间即访问对此设备的配置空间。设备在出厂时，配置空间是有默认初始值的。

PCIE设备的配置空间有多大？ PCI和PCIE的配置空间有何区别联系？

　　早期的PCI时期，系统为每个PCI设备分配的内存大小仅有256个Bytes。到后来的PCIE时期，随着设备性能增强，PCIE设备的配置空间扩展至4K个Bytes。在这里需要注意：

　　PCIE一共支持256条Bus,32个Dev,8个Fun。因此在满负载的情况下，共需内存大小 = 4k * 256 *32*8 = 256K Bytes = 256M，这个256M的内存空间是为PCIE设备准备的空间系统不可用，这也是你的内存条实际可用的总是会小于标称的主要原因之一。

　　PCIE设备发展向前兼容PCI，每个设备的配置空间的前256个Byte是PCI空间，后（4k-256）个Byte的空间是PCIE扩展空间，这是二者的主要区别，另外一个区别就要引出下面的一个问题：

PCI/PCIE设备配置空间的访问方式----IO访问 & 内存访问

　　X86系统中，对PCIE设备配置空间的地址映射一般有两种方式：内存映射和IO映射。因此开发者也可以通过内存访问或者IO访问来访问其配置空间

　　PCIE设备的访问离不开其Bus,Dev,Fun的编号方式，如下图寄存器所示，Bit[23:16]用来存放Bus号，共8Bit,因此解释了上述表述为何一共有256条Bus，Bit[15:11]存放Dev，共5bit可存32个Dev，Bit[10:8]存放Bus,共3Bit可存8个Fun。这也就也是了为何上述PCIE设备数一共是256个Bus,32个Dev和8个Fun

　　无论是采用IO还是内存的方式来访问配置空间，都离不开上面的图，下面具体介绍：　　

1. IO访问

　　IO应该是Intel X86架构的独有产物了，简单可理解为一段存储空间，用户通过IN/OUT指令来访问（内存的话，需要用MOVE指令来进行访问），部分设备可以映射到IO空间中，开发者通过IO端口访问这个设备，比如现在介绍的这个：通过CF8 / CFC端口。用户可通过这组端口来对PCIE的前256个Byte进行访问，一个指定地址，一个指定数据。代码如下：

 /*Access PCI Config Space in IO method*/
 Address = BIT31|((BUS & 0XFF)<< )|((DEV & 0x1F)<<)|((Fun & 0x7) << );
 IoWrite32(0xCF8, address);                 //将要读取的地址写入到CF8
4 Date32 = IoRead32(0xcfc);                  //从CFC端口读出address的数据

　　注： IO访问仅能读取到前256个Byte，256Byte后的空间需要用内存访问

2. 内存访问

　　这个其实与IO访问大同小异，配置空间全部映射到内存中，用户在确定设备地址后，即可通过内存读写的方式进行访问，如下代码：

 /*Write date*/

 MmioWrite32(PcieBaseAdd + Bus<< + Dev<< + Fun<< + offset, date); //PcieBaseAdd为PCIE在内存中的基地址

 /*Read date*/

 Value = MmioRead32(PcieBaseAdd + Bus<< + Dev<< + Fun<< + offset);

PCIE配置空间集中类型，都包含什么内容

　　配置空间主要有两种，开发者也是搞清楚这两种即可，一是Type0:设备空间二是Type1: Bridge空间

　　桥设备空间如下图所示：下面介绍其中主要内容以及作用：（端点设备空间布局与Bridge空间类似，会简单一些，没有一堆Bus Num设备寄存器，CPU一般通过判断Header确定该设备是什么设备）