要弄清楚Linux PCI设备驱动

### Linux PCI 设备驱动详解 #### 一、概述与简介 PCI (Peripheral Component Interconnect) 是一种用于连接计算机内部组件的标准接口技术。在Linux环境下，编写PCI设备驱动涉及到多个层面的理解和技术实现。为了更好地理解Linux PCI设备驱动的核心概念及其工作原理，本篇将围绕以下几点进行深入探讨： 1. **PCI设备驱动的整体架构** 2. **Linux内核如何处理PCI设备的枚举和配置** 3. **编写具体设备驱动时的关键步骤** #### 二、Linux PCI 设备驱动的整体架构 Linux PCI设备驱动的架构可以分为三个主要部分： 1. **PCI设备驱动程序**：这部分驱动程序负责查询PCI系统，并定位所有PCI设备和PCI桥。它会创建一个数据结构链表来描述整个PCI系统的拓扑结构，并对所有发现的PCI桥进行编号。 2. **PCI BIOS**：这是一个软件层，提供了在BIOS-PCI归约中描述的服务。尽管某些平台如Alpha AXP不提供传统的BIOS服务，但它们的Linux版本中仍然包含了相应的功能实现。 3. **PCI Fixup**：这部分包含了针对特定系统的PCI初始化修补代码。 #### 三、Linux 内核处理PCI设备枚举和配置 在讨论具体的设备驱动之前，了解Linux内核如何处理PCI设备的枚举和配置至关重要。 1. **枚举过程**：枚举是指Linux内核在启动过程中识别并初始化PCI总线上的所有设备的过程。这一过程主要依赖于PCI桥的存在。PCI桥包括： - **Host/PCI桥**：用于连接CPU与PCI根总线。 - **PCI/ISA桥**：用于连接旧的ISA总线。 - **PCI-to-PCI桥**：用于连接PCI主总线和次总线。 2. **配置过程**：配置是指Linux内核根据PCI设备的特性设置合适的中断号、I/O端口地址和内存地址等参数的过程。这些参数对于PCI设备能够正常运行至关重要。 #### 四、PCI地址空间概述 PCI设备具有三种地址空间： 1. **PCI I/O空间**：用于设备与外界通信的数据传输。 2. **PCI内存地址空间**：用于设备的内存映射操作。 3. **PCI配置空间**：用于存储设备的配置信息，如中断号、I/O或内存基地址等。 #### 五、编写设备驱动的关键步骤 1. **注册PCI设备**：使用`pci_register_driver()`函数注册设备。 2. **探测PCI设备**：利用`pci_probe()`函数查找匹配的PCI设备。 3. **配置PCI设备**：根据设备的需求设置合适的中断号、I/O端口地址和内存地址。 4. **编写设备操作函数**：实现设备的读写、控制等功能。 5. **卸载PCI设备**：使用`pci_unregister_driver()`函数卸载设备。 #### 六、示例代码片段 下面是一个简单的示例代码，展示如何编写一个基本的PCI设备驱动： ```c #include <linux/module.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/pci.h> struct my_pci_dev { struct pci_dev *pdev; int irq; }; static struct pci_device_id my_pci_id[] = { { PCI_VDEVICE_ID_VENDOR_0x1234, PCI_VDEVICE_ID_PRODUCT_0x5678 }, {} }; MODULE_DEVICE_TABLE(pci, my_pci_id); static int __init my_pci_init(void) { struct pci_dev *pdev; struct my_pci_dev *dev; /* 注册PCI设备 */ if (pci_register_driver(&my_pci_id) != 0) { printk(KERN_ERR "Failed to register PCI driver\n"); return -ENODEV; } /* 探测PCI设备 */ pdev = pci_get_device(PCI_VDEVICE_ID_VENDOR_0x1234, PCI_VDEVICE_ID_PRODUCT_0x5678, NULL); if (!pdev) { printk(KERN_ERR "Failed to find PCI device\n"); return -ENODEV; } /* 分配内存 */ dev = kzalloc(sizeof(struct my_pci_dev), GFP_KERNEL); if (!dev) { printk(KERN_ERR "Failed to allocate memory for PCI device\n"); return -ENOMEM; } /* 初始化PCI设备 */ dev->pdev = pdev; dev->irq = pci_enable_device(pdev); /* 更多设备配置和操作 */ return 0; } static void __exit my_pci_exit(void) { /* 卸载PCI设备 */ pci_unregister_driver(&my_pci_id); } module_init(my_pci_init); module_exit(my_pci_exit); MODULE_LICENSE("GPL"); MODULE_AUTHOR("Your Name"); MODULE_DESCRIPTION("Simple PCI device driver example"); ``` #### 七、总结 通过上述介绍，我们可以了解到Linux PCI设备驱动的基本架构、核心概念以及编写具体驱动的关键步骤。理解这些基础知识有助于开发者更高效地开发出高性能且可靠的PCI设备驱动程序。