Linux 核心--7.PCI设备(3)

如果这个PCI设备是一个PCI-PCI桥接器则建立一个pci_bus结构并将其连接到由pci_root指向的pci_dev结构和pci_bus树中。PCI初始化代码通过类别代码0x060400来判断此PCI设备是否是一个PCI-PCI桥接器。然后Linux　核心代码将配置此PCI-PCI桥接器下方的PCI设备。如果有更多的桥接器被找到则进行同样的配置。显然这个过程使用了深度优先搜索算法；系统中PCI拓扑将在进行广度映射前先进行深度优先映射。图6.1中Linux将在配置PCI总线0上的视频设备前先配置PCI设备1上的以太与SCSI设备。　

由于Linux优先搜索从属的PCI总线,它必须处理PCI-PCI桥接器二级总线与从属总线序号。在下面的pci-pci总线序号分配中将进行详细讨论。　


配置PCI-PCI桥接器　-　指定PCI总线序号





图6.6　配置PCI系统：第一部分　

为了让PCI-PCI桥接器可以传递PCI　I/O、PCI内存或PCI配置地址空间，它们需要如下内容：　


Primary　Bus　Number:主干总线序号　
位于PCI-PCI桥接器上方的总线序号　
Secondary　Bus　Number:二级总线序号　
位于PCI-PCI桥接器下方的总线序号　
Subordinate　Bus　Number:从属总线序号　
在桥接器下方可达的最大总线序号　
PCI　I/O　and　PCI　Memory　Windows:PCI　I/O与PCI内存窗口　
对于PCI-PCI桥接器下方所有PCI　I/O地址空间与PCI内存地址空间的窗口基址和大小。　
配置任一PCI-PCI桥接器时我们对此桥接器的从属总线序号一无所知。不知道是否还有下一级桥接器存在,同时也不知道指派给它们的序号是什么。但可以使用深度优先遍历算法来对扫描出指定PCI-PCI桥接器连接的每条总线，同时将它们编号。当找到一个PCI-PCI桥接器时，其二级总线被编号并且将临时从属序号0xff指派给它以便对其所有下属PCI-PCI桥接器进行扫描与指定序号。以上过程看起来十分复杂，下面将提供一个实例以帮助理解。　


PCI-PCI　桥接器序号分配：步骤1　
考虑图6.6所显示的拓扑结构，第一个被扫描到的桥接器将是桥1。所以桥1下方的总线将被编号成总线1,同时桥1被设置为二级总线1且拥有临时总线序号0xff。这意味着所有PCI总线序号为1或以上的类型1　PCI配置地址将被通过桥1传递到PCI总线1上。如果其总线序号为1则此配置循环将被转换成类型0　配置循环，对于其它序号不作转换。这正是Linux　PCI初始化代码所需要的按序访问及扫描　PCI总线1。　



图6.7　配置PCI系统：第二部分　



PCI-PCI　桥接器序号分配：第二步　
由于Linux使用深度优先算法,初始化代码将继续扫描PCI总线1。在此处它将发现一个PCI-PCI桥接器2。除此桥接器2外再没有其它桥接器存在，因此它被分配给从属总线序号2，这正好和其二级接口序号相同。图6.7画出了此处的PCI-PCI桥接器与总线的编号情况。　





图6.8　配置PCI系统：第三部分　


PCI-PCI　桥接器序号分配：步骤三　
PCI初始化代码将继续扫描总线1并发现另外一个PCI-PCI桥接器，桥3。桥3的主干总线接口序号被设置成1，二级总线接口序号为3,同时从属总线序号为0xff。图6.8给出了系统现在的配置情况。　带总线序号1、2或者3的类型1　PCI配置循环将被发送到正确的PCI总线。　





图6.9　配置PCI系统：第四部分　


PCI-PCI　桥接器序号分配：步骤四　
Linux开始沿PCI总线3向下扫描PCI-PCI桥接器。PCI总线3上有另外一个PCI-PCI桥接器（桥4），　桥4的主干总线序号被设置成3，二级总线序号为4。由于它是此分支上最后一个桥接器所以它的从属总线接口序号为4。初始化代码将重新从PCI-PCI桥接器3开始并将其从属总线序号设为4。　最后PCI初始化代码将PCI-PCI桥接器1的从属总线序号设置为4。图6.9给出了最后的总线序号分配情况。　

6.6.3　　PCI　BIOS　函数
PCI　BIOS函数是一组适用于所有平台的标准过程。在Intel和Alpha　AXP系统上没有区别。虽然在CPU控制下可以用它们对所有PCI地址空间进行访问。但只有Linux核心代码和设备驱动才能使用它们。　

　　


6.6.4　　PCI　补丁代码
在Alpha　AXP平台上的PCI补丁代码所作工作量要大于Intel平台。　

基于Intel的系统在系统启动时就已经由系统BIOS完成了PCI系统的配置。Linux只需要完成简单的映射配置.　非Intel系统将需要更多的配置：　


为每个设备分配PCI　I/O及PCI内存空间。　
为系统中每个PCI-PCI桥接器配置PCI　I/O和PCI内存地址窗口。　
为这些设备产生中断连线值；用来控制设备的中断处理。　
下一节将描叙这些代码的工作过程。　


确定设备所需PCI　I/O和PCI内存空间的大小
系统要查询每个PCI设备需要多少PCI　I/O于PCI内存地址空间。为了完成这项工作，每个基地址寄存器将被写上全1并读取出来。设备将把不必要的地址位设为0从而有效的定义所需地址空间。　





图6.10　PCI配置头：基地址寄存器　

有两类基本的基地址寄存器，一类标识设备寄存器必须驻留的地址空间；另一类是PCI　I/O或PCI内存空间。此寄存器的0位来进行类型的区分。图6.10给出了对应于PCI内存和PCI　I/O两种不同类型的基地址寄存器。　

确定某个基地址寄存器所需地址空间大小时,先向此寄存器写入全1再读取此寄存器,设备将在某些位填上0来形成一个二进制数表示所需有效地址空间。　

以初始化DEC　21142　PCI快速以太设备为例，它将告诉系统需要0x100字节的PCI　I/O空间或者PCI内存空间。于是初始化代码为其分配空间。空间分配完毕后，就可以在那些地址上看到21142的控制与状态寄存器。　


为PCI-PCI桥接器与设备分配PCI　I/O与PCI内存
象所有内存一样，PCI　I/O和PCI内存空间是非常有限甚至匮乏。非Intel系统的PCI补丁代码（或者Intel　系统的BIOS代码）必须为每个设备分配其所要求的内存。PCI　I/O和PCI内存必须以自然对齐方式分配给每个设备。比如如果一个设备要求0xB0大小的PCI　I/O空间则它必须和一个0xB0倍数的地址对齐。除此以外，对于任何指定桥接器，其PCI　I/O和PCI内存基址必须以在1M字节边界上以4K字节方式对齐。所以在桥接器下方的设备的地址空间必须位于任意指定设备上方的PCI-PCI桥接器的内存范围内。进行有效的空间分配是一件比较困难的工作。　

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