linux驱动结构pci

### Linux PCI驱动结构详解 #### 一、概述 在Linux操作系统中，PCI（Peripheral Component Interconnect，外围组件互连）设备是一种重要的硬件资源。Linux内核为了更好地管理和使用这些资源，设计了一套复杂的驱动框架。本文主要围绕PCI设备在Linux环境下的驱动结构进行深入解析，包括I/O资源管理以及`pci_dev`结构体的具体定义和作用。 #### 二、I/O资源管理 在Linux中，I/O资源是指与设备交互时所需的硬件资源，例如I/O端口、外设内存、DMA通道和中断请求（IRQs）。为了更好地管理和分配这些资源，Linux设计了一个通用的数据结构——`resource`，用于描述各种类型的I/O资源。 ##### 1. `resource`结构体 `resource`结构体定义在`include/linux/ioport.h`头文件中，主要用于表示I/O资源的基本信息： ```c struct resource { const char *name; // 资源名称 unsigned long start, end; // 资源的起始和终止物理地址 unsigned long flags; // 描述资源特性的标志 struct resource *parent, *sibling, *child; // 父、兄弟、子资源指针 }; ``` - **起始和终止地址**：`start`和`end`字段表示资源的范围，例如某个I/O端口或内存段的起始地址和结束地址。 - **资源标志**：`flags`字段用于标记资源的特性，例如是否可共享等。 - **资源关系**：通过`parent`、`sibling`和`child`指针构建资源之间的层次结构关系。 ##### 2. I/O资源树 Linux使用一种倒置的树形结构来组织和管理I/O资源。每一类I/O资源都有对应的资源树，树的根节点描述了该类资源的整个空间，而树中的其他节点则是具体的资源范围。 例如，对于IDE硬盘接口使用的I/O端口地址（假设从0xf000到0xf00f），可以通过`resource`结构体创建一个资源节点，然后进一步细化为子节点以表示主盘和从盘的地址范围。 #### 三、PCI设备描述符`pci_dev` 对于PCI设备来说，Linux使用`pci_dev`结构体来描述和管理每一个PCI设备。具体定义如下： ```c struct pci_dev { struct list_head global_list; // 全局链表元素 struct list_head bus_list; // 总线设备链表元素 struct pci_bus *bus; // 所属PCI总线指针 struct pci_bus *subordinate; // 下级总线指针 void *sysdata; // 特定于系统的扩展数据指针 struct proc_dir_entry *procent; // 对应的/proc文件系统目录项指针 unsigned int devfn; // 设备功能号 unsigned short vendor; // 厂商ID unsigned short device; // 设备ID unsigned short subsystem_vendor; // 子系统厂商ID unsigned short subsystem_device; // 子系统设备ID unsigned int class; // 设备类别 // ... }; ``` - **全局链表**：通过`global_list`字段，`pci_dev`结构体可以链接到全局pci设备链表`pci_devices`中。 - **总线链表**：`bus_list`字段则使`pci_dev`能够连接到其所属PCI总线的设备链表中。 - **总线信息**：`bus`指针指向PCI设备所在的PCI总线的`pci_bus`结构。 - **下级总线**：对于桥接设备，`subordinate`指针指向所桥接的下级总线；对于非桥设备，则为`NULL`。 - **系统数据**：`sysdata`指针指向特定于系统的扩展数据。 - **/proc目录项**：`procent`指向该PCI设备在`/proc`文件系统中的目录项。 - **设备功能号**：`devfn`字段表示设备功能号，包含了物理设备号和功能号信息。 - **ID信息**：`vendor`、`device`、`subsystem_vendor`和`subsystem_device`分别存储了厂商ID、设备ID、子系统厂商ID和子系统设备ID。 - **设备类别**：`class`字段存储了设备的类别，包括编程接口、子类别代码和基类别代码。 #### 四、总结 通过以上介绍可以看出，Linux针对PCI设备的设计是非常细致和全面的。不仅对I/O资源进行了严格的管理和划分，还对PCI设备本身提供了丰富的描述和管理手段。这种设计方式确保了Linux系统能够高效地利用PCI设备，并且为上层应用提供稳定可靠的硬件支持。对于想要深入了解Linux内核或进行相关开发工作的人员来说，熟悉这些基础结构是非常有帮助的。