PCI / PCIe 概述

本文参考 百问网-韦东山驱动大全

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：

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：

• 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
• 这两个"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，可以用来访问 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

3. 理解 PCI 和 PCIE 的关键

3.1 地址空间转换

3.2 PCI 接口速览

PCI 是并行口，引脚多。其中 Address 和 Data 复用 PIN 脚，因此引脚命名为 AD。

随着速率的提升，并行口引脚之间干扰会加大，无法将速率提升到很高。

3.3 PCIe 接口速览

PCI-E 是串行口，引脚明显少很多，使用差分信号传输数据。

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，是用来访问 PCI 设备的，转换关系为：

在 PCI/PCIe 控制器中，有某个寄存器，有来保存 offset 值。

4.4 主机像读写内存一样访问设备

示例代码如下：