Linux PCI驱动的编写

　　作者：曹忠明,华清远见嵌入式学院讲师。

　　PCI是外围设备互联的简称(Peripheral Component Interconnect)的简称，作为一种通用的总线接口标准，他在计算机系统中得到了广泛的使用。PCI的速度能够达到132M/s。在这里简单的介绍一下 linux 下PCI驱动的实现。

　　在编写一个PCI驱动的时候我们先得确定系统中是否有我们的设备。我们可以通过lspci查看PCI设备。

　　[root@localhost ~]# lspci

　　00:00.0 Host bridge: Intel Corporation 440BX/ZX/DX - 82443BX/ZX/DX Host bridge (rev 01)

　　00:01.0 PCI bridge: Intel Corporation 440BX/ZX/DX - 82443BX/ZX/DX AGP bridge (rev 01)

　　00:07.0 ISA bridge: Intel Corporation 82371AB/EB/MB PIIX4 ISA (rev 08)

　　00:07.1 IDE interface: Intel Corporation 82371AB/EB/MB PIIX4 IDE (rev 01)

　　00:07.2 USB Controller: Intel Corporation 82371AB/EB/MB PIIX4 USB

　　00:07.3 Bridge: Intel Corporation 82371AB/EB/MB PIIX4 ACPI (rev 08)

　　00:0f.0 VGA compatible controller: VMware Inc Abstract SVGA II Adapter

　　00:10.0 SCSI storage controller: LSI Logic / Symbios Logic 53c1030 PCI-X Fusion-MPT Dual Ultra320 SCSI (rev 01)

　　00:11.0 PCI bridge: VMware Inc PCI bridge (rev 02)

　　02:00.0 Ethernet controller: Advanced Micro Devices [AMD] 79c970 [PCnet32 LANCE] (rev 10)

　　02:01.0 Multimedia audio controller: Ensoniq ES1371 [AudioPCI-97] (rev 02)

　　02:02.0 USB Controller: VMware Inc Abstract USB2 EHCI Controller

　　确定有设备以后，我们就可以开始我们的PCI设备驱动的编写了。

　　1、 首先我们介绍几个必须了解的结构体

　　pci_driver：这个结构体定义在include/linux/pci.h,这里我们关注的是id_table、probe和remove。id_table是一个结构体数组，用来存放驱动程序适用的设备信息，probe用于检测设备，remove为设备卸载时调用。

　　struct pci_driver {

　　struct list_head node;

　　char *nAME;

　　const struct pci_device_id *id_table;        /* must be non-NULL for probe to be called */

　　int (*probe) (struct pci_dev *dev, const struct pci_device_id *id);        /* New device inserted */

　　void (*remove) (struct pci_dev *dev);        /* Device removed (NULL if not a hot-plug capable driver) */

　　int (*suspend) (struct pci_dev *dev, pm_message_t state);        /* Device suspended */

　　int (*resume) (struct pci_dev *dev);                /* Device woken up */

　　int (*enable_wake) (struct pci_dev *dev, pci_power_t state, int enable);        /* Enable wake event */

　　void (*shutdown) (struct pci_dev *dev);

　　struct pci_error_handlers *err_handler;

　　struct device_driver driver;

　　struct pci_dynids dynids;

　　};

　　pci_dev:这个结构体同样也是定义在include/linux/pci.h,它详细的定义了PCI的设备的信息。这些信息我们可以通过查看proc及sys目录先相应文件得到。

　　struct pci_dev {

　　struct list_head global_list;        /* node in list of all PCI devices */

　　struct list_head bus_list;        /* node in per-bus list */

　　struct pci_bus *bus;        /* bus this device is on */

　　struct pci_bus *subordinate;        /* bus this device bridges to */

　　void        *sysdata;        /* hook for sys-specific extension */

　　struct proc_dir_entry *procent;        /* device entry in /proc/bus/pci */

　　unsigned int        devfn;        /* encoded device & function index */

　　unsigned short vendor;

　　unsigned short device;

　　unsigned short subsystem_vendor;

　　unsigned short subsystem_device;

　　unsigned int        class;        /* 3 bytes: (base,sub,prog-if) */

　　u8         hdr_type; /* PCI header type (`multi' flag masked out) */

　　u8         rom_base_reg; /* which config register controls the ROM */

　　u8         pin;        /* which interrupt pin this device uses */

　　struct pci_driver *driver; /* which driver has allocated this device */

　　u64         dma_mask;         /* Mask of the bits of bus address this

　　device implements. Normally this is

　　0xffffffff. You only need to change

　　this if your device has broken DMA

　　or supports 64-bit transfers. */

　　pci_power_t        current_state;        /* Current operating state. In ACPI-speak,

　　this is D0-D3, D0 being fully functional,

　　and D3 being off. */

　　pci_channel_state_t error_state;        /* current connectivity state */

　　struct        device        dev;        /* Generic device interface */

　　/* device is compatible with these IDs */

　　unsigned short vendor_compatible[DEVICE_COUNT_COMPATIBLE];

　　unsigned short device_compatible[DEVICE_COUNT_COMPATIBLE];

　　int         cfg_size; /* Size of configuration space */

　　/*

　　* Instead of touching interrupt line and base address registers

　　* directly, use the values stored here. They might be different!

　　*/

　　unsigned int irq;

　　struct resource resource[DEVICE_COUNT_RESOURCE]; /* I/O and memory regions + expansion ROMs */

　　/* These fields are used by common fixups */

　　unsigned int        transparent:1;                /* Transparent PCI bridge */

　　unsigned int        multifunction:1;        /* Part of multi-function device */

　　/* keep track of device state */

　　unsigned int is_enabled:1;        /* pci_enable_device has been called */

　　unsigned int        is_busmaster:1;         /* device is busmaster */

　　unsigned int        no_msi:1;         /* device may not use msi */

　　unsigned int        no_d1d2:1;        /* only allow d0 or d3 */

　　unsigned int        block_ucfg_access:1;        /* userspace config space access is blocked */

　　unsigned int        broken_parity_status:1;        /* Device generates false positive parity */

　　unsigned int        msi_enabled:1;

　　unsigned int        msix_enabled:1;

　　#ifndef __GENKSYMS__

　　unsigned int is_managed:1;

　　#endif

　　u32        saved_config_space[16]; /* config space saved at suspend time */

　　struct hlist_head saved_cap_space;

　　struct bin_attribute *rom_attr; /* attribute descriptor for sysfs ROM entry */

　　int rom_attr_enabled;        /* has display of the rom attribute been enabled? */

　　struct bin_attribute *res_attr[DEVICE_COUNT_RESOURCE]; /* sysfs file for resources */

　　#ifndef __GENKSYMS__

　　u8        revision;        /* PCI revision, low byte of class word */

　　#endif

　　};

　　2、 这里我们开始编写一个简单的PCI驱动

　　●    LICENSE的声明必不可少：

　　MODULE_LICENSE ("GPL");

　　●    pci_driver的定义：

　　#define PCI_MODULE_NAME "dsp_pci_module"

　　static struct pci_driver new_pci_driver = {

　　name:        PCI_MODULE_NAME,

　　id_table:new_pci_tbl,

　　probe:        pci_probe,

　　remove: pci_remove,

　　};

　　pci_driver中对应的pci_tbl定义：

　　#define NEW_PCI_VENDOR_ID 0x15ad

　　#define NEW_PCI_DEVICE_ID 0x0405

　　static struct pci_device_id new_pci_tbl[] __initdata = {

　　{NEW_PCI_VENDOR_ID, NEW_PCI_DEVICE_ID,

　　PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID, 0, 0, 0},

　　{0,}

　　};

　　MODULE_DEVICE_TABLE (pci, new_pci_tbl);

　　●        probe函数的声明：

　　static int __devinit pci_probe(struct pci_dev *pci_dev, const struct pci_device_id *pci_id)

　　{

　　/*在这里我们可以对PCI设备进行初始化及IO的注册等操作*/

　　return 0;

　　}

　　●        remove函数的声明:

　　static void __devexit pci_remove(struct pci_dev *pci_dev)

　　{

　　/*对资源释放*/

　　}

　　●        module_init和module_exit这两个函数在驱动中必不可少，分别在驱动被加载和卸载时调用：

　　static int __init pci_init_module (void)

　　{

　　return pci_register_driver(&new_pci_driver);

　　}

　　static void __exit pci_cleanup_module (void)

　　{

　　pci_unregister_driver(&new_pci_driver);

　　}

　　module_init (pci_init_module);

　　module_exit (pci_cleanup_module);

　　下面我们说一下这个驱动的执行过程：

　　系统加载模块是调用pci_init_module函数，在这个函数中我们通过pci_register_driver把new_pci_driver注册到系统中，这个函数首先检测id_table中定义的PCI信息是否和系统中的PCI信息有匹配，如果有则返回0，匹配成功后调用probe函数对PCI设备进行进一步的操作。同样在卸载模块时调用pci_cleanup_module，这个函数中通过pci_unregister_driver对new_pci_driver进行注销，这个会调用到remove函数。

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