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1、从软件开发角度看待PCI和PCIe

宁静的猫 2022-02-26 阅读 75
linuxandroid

1、从软件开发角度看待PCI和PCIe

转载韦东山教程 01

1. 最容易访问的设备是什么

是内存!

要读写内存,知道它的地址就可以:

volatile unsigned int *p = 某个地址;
unsigned int val;
*p = val;  /* 写 */
val = *p;  /* 读 */

只有内存能这样简单、方便地使用吗?

不是的,所有的"ram-like"接口设备都可以这样操作。

什么叫"ram-like"接口?

  • 要发出地址:有地址线
  • 要读写数据:有数据线
  • 怎么分辨是读还是写:有读写信号
  • 众多"ram-like"设备共享上面的信号,怎么才能互不影响?每个设备都有自己的片选信号

如下图所示:
在这里插入图片描述

  • CPU发出addr,到达内存控制器,也出现在RAM、Flash、GPIO等设备上
  • 使能设备:
    • 如果addr属于RAM的地址范围,cs0就被使能
    • 如果addr属于Flash的地址范围,cs1就被使能
    • 如果addr属于GPIO的地址范围,cs2就被使能
    • 没有被使能的设备,就相当于没接上去一样,不会影响其他设备
  • 读写数据

关键在于:内存控制器,它会根据地址范围发出对应的片选信号,选中对应的设备。

2. 地址空间的概念

以人类为例:

  • 爷爷生了4个小孩,排行1234
  • 老大又生了4个小孩,排行1234
  • 这2个"1234"辈分不一样,空间不一样

嵌入式系统中的地址空间:

  • CPU发出addr,可以用来方位EMMC控制器
  • 但是CPU发出的addr,不能直接到达EMMC Flash
  • 想访问EMMC Flash
    • 必须用过EMMC控制器
    • 编写EMMC控制器驱动程序
  • 如果CPU发出的addr,可以直接到达EMMC Flash,那就简单了

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-bR0vlLh9-1645869550411)(pic/10_PCI_PCIe/06_address_space.png)]

3. 理解PCI和PCIE的关键

3.1 地址空间转换

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-jTj5qSEX-1645869550411)(pic/10_PCI_PCIe/02_pci_addr_space.png)]

3.2 PCI接口速览

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-tU6Jn6RS-1645869550412)(pic/10_PCI_PCIe/03_pcie_gold_edge_fingers.png)]

3.3 PCIe接口速览

4. 访问PCI/PCIe设备的流程

4.1 PCI/PCIe设备的配置信息

PCI/PCIe设备上有配置空间(配置寄存器),用来表明自己"需要多大的地址空间"。

注意,这是PCI/PCIe地址空间。

4.2 主机读取设备配置信息、分配空间

主机上的程序访问PCI/PCIe设备,读出配置信息。

分配地址空间:注意,分配的是PCI/PCIe地址空间。

把地址空间首地址写入设备。

4.3 CPU地址空间和PCI/PCIe地址空间怎么转换?

假设CPU发出的addr_cpu,是用来方位PCI设备的,转换关系为:

addr_pci  = addr_cpu + offset

在PCI/PCIe控制器中,有某个寄存器,有来保存offset值。

4.3 主机像读写内存一样访问设备

示例代码如下:

volatile unsigned int *p = addr_cpu;
unsigned int val;
*p = val;  /* 写, 硬件会把addr_cpu转换为addr_pci去写PCI/PCIe设备 */
val = *p;  /* 读, 硬件会把addr_cpu转换为addr_pci去读PCI/PCIe设备 */
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