PCI總線的配置
加入技術交流群
2.4
PCI總線定義了兩類配置請求，一個是Type 00h配置請求，另一個是Type 01h配置請求。PCI總線使用這些配置請求訪問PCI總線樹上的設備配置空間，包括PCI橋和PCI Agent設備的配置空間。
其中HOST主橋或者PCI橋使用Type 00h配置請求，訪問與HOST主橋或者PCI橋直接相連的PCI Agent設備或者PCI橋[1]；而HOST主橋或者PCI橋使用Type 01h配置請求，需要至少穿越一個PCI橋，訪問沒有與其直接相連的PCI Agent設備或者PCI橋。如圖2?8所示，HOST主橋可以使用Type 00h配置請求訪問PCI設備01，而使用Type 01h配置請求通過PCI橋1、2或者3轉換為Type 00h配置請求之后，訪問PCI總線樹上的PCI設備11、21、22、31和32[2]。
當x86處理器對CONFIG_DATA寄存器進行讀寫操作時，HOST主橋將決定向PCI總線發(fā)送Type 00h配置請求還是Type 01h配置請求。在PCI總線事務的地址周期中，這兩種配置請求總線事務的不同反映在PCI總線的AD[31:0]信號線上。
值得注意的是，PCIe總線還可以使用ECAM(Enhanced Configuration Access Mechanism)機制訪問PCIe設備的擴展配置空間，使用這種方式可以訪問PCIe設備256B~4KB之間的擴展配置空間。但是本節(jié)僅介紹如何使用CONFIG_ADDRESS和CONFIG_FATA寄存器產(chǎn)生Type 00h和Type 01h配置請求。有關ECAM機制的詳細說明見第5.3.2節(jié)。
處理器首先將目標PCI設備的ID號保存在CONFIG_ADDRESS寄存器中，之后HOST主橋根據(jù)該寄存器的Bus Number字段，決定是產(chǎn)生Type 00h配置請求，還是Type 01h配置請求。當Bus Number字段為0時，將產(chǎn)生Type 00h配置請求，因為與HOST主橋直接相連的總線號為0；大于0時，將產(chǎn)生Type 01h配置請求。
在地址周期中，HOST主橋使用配置讀寫總線事務，將CONFIG_ADDRESS寄存器的內(nèi)容拷貝到PCI總線的AD[31:0]信號線中。CONFIG_ADDRESS寄存器與Type 01h配置請求的對應關系如圖2?11所示。
從圖2?11中可以發(fā)現(xiàn)，CONFIG_ADDRESS寄存器的內(nèi)容基本上是原封不動的拷貝到PCI總線的AD[31:0]信號線上的[3]。其中CONFIG_ADDRESS的Enable位不被拷貝，而AD總線的第0位為必須為1，表示當前配置請求是Type 01h。
當PCI總線接收到Type 01配置請求時，將尋找合適的PCI橋[4]接收這個配置信息。如果這個配置請求是直接發(fā)向PCI橋下的PCI設備時，PCI橋將接收個Type 01配置請求，并將其轉換為Type 00h配置請求；否則PCI橋將當前Type 01h配置請求原封不動的傳遞給下一級PCI總線。
如果HOST主橋或者PCI橋發(fā)起的是Type 00h配置請求，CONFIG_ADDRESS寄存器與AD[31:0]的轉換如圖2?12所示。
此時處理器對CONFIG_DATA寄存器進行讀寫時，處理器將CONFIG_ADDRESS寄存器中的Function Number和Register Number字段拷貝到PCI的AD總線的第10~2位；將AD總線的第1~0位賦值為0b00。PCI總線在配置請求總線事務的地址周期根據(jù)AD[1:0]判斷當前配置請求是Type 00h還是Type 01h，如果AD[1:0]等于0b00表示是Type 00h配置請求，如果AD[1:0]等于0b01表示是Type 01h配置請求。
而AD[31:11]與CONFIG_ADDRESS的Device Number字段有關，在Type 00h配置請求的地址周期中，AD[31:11]位有且只有一位為1，其中AD[31:11]的每一位選通一個PCI設備的配置空間。如第1.2.2節(jié)所述，PCI設備配置空間的片選信號是IDSEL，因此AD[31:11]將與PCI設備的IDSEL信號對應相連。
當以下兩種請求之一滿足時，HOST主橋或者PCI橋將生成Type 00h配置頭，并將其發(fā)送到指定的PCI總線上。
(1)
(2)
其中Type 00h配置請求可以直接讀取PCI Agent設備的配置空間，而Type 01h配置請求在通過PCI橋時，最終將被轉換為Type 00h配置請求，并讀取PCI Agent設備的配置寄存器。本節(jié)重點講述PCI橋如何將Type 01h配置請求轉換為Type 00h配置請求。
首先Type 00h配置請求不會被轉換成Type 01h配置請求，因為Type 00h配置請求是發(fā)向最終PCI Agent設備，這些PCI Agent設備不會轉發(fā)這些配置請求。
當CONFIG_ADDRESS寄存器的Bus Number字段為0時，處理器對CONFIG_DATA寄存器操作時，HOST主橋將直接產(chǎn)生Type 00h配置請求，掛接在PCI總線0上的某個設備將通過ID譯碼接收這個Type 00h配置請求，并對配置寄存器進行讀寫操作。如果PCI總線上沒有設備接收這個Type 00h配置請求，將引發(fā)Master Abort，詳情見PCI總線規(guī)范，本節(jié)對此不做進一步說明。
如果CONFIG_ADDRESS寄存器的Bus Number字段為n(n≠0)，即訪問的PCI設備不是直接掛接在PCI總線0上的，此時HOST主橋對CONFIG_DATA寄存器操作時，將產(chǎn)生Type 01h配置請求，PCI總線0將遍歷所有在這條總線上的PCI橋，確定由哪個PCI橋接收這個Type 01h配置請求。
如果n大于等于某個PCI橋的Secondary Bus Number寄存器，而且小于等于Subordinate Bus number寄存器，那么這個PCI橋將接收在當前PCI總線上的Type 01配置請求，并采用以下規(guī)則進行遞歸處理。
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
下文將舉例說明PCI總線配置請求的轉換原則，并以圖2?8為例說明處理器如何訪問PCI設備01和PCI設備31的配置空間。PCI設備01直接與HOST主橋相連，因此HOST主橋可以使用Type 00h配置請求訪問該設備。
而HOST主橋需要經(jīng)過多級PCI橋才能訪問PCI設備31，因此HOST主橋需要首先使用Type 01h配置請求，之后通過PCI橋1、2和3將Type 01h配置請求轉換為Type 00h配置請求，最終訪問PCI設備31。
首先HOST處理器將CONFIG_ADDRESS寄存器的Enable位置1，Bus Number號置為0，并對該寄存器的Device、Function和Register Number字段賦值。當處理器對CONFIG_DATA寄存器訪問時，HOST主橋將存放在CONFIG_ADDRESS寄存器中的數(shù)值，轉換為Type 00h配置請求，并發(fā)送到PCI總線0上，PCI設備01將接收這個Type 00h配置請求，并與處理器進行配置信息交換。
其中HOST主橋或者PCI橋使用Type 00h配置請求，訪問與HOST主橋或者PCI橋直接相連的PCI Agent設備或者PCI橋[1]；而HOST主橋或者PCI橋使用Type 01h配置請求，需要至少穿越一個PCI橋，訪問沒有與其直接相連的PCI Agent設備或者PCI橋。如圖2?8所示，HOST主橋可以使用Type 00h配置請求訪問PCI設備01，而使用Type 01h配置請求通過PCI橋1、2或者3轉換為Type 00h配置請求之后，訪問PCI總線樹上的PCI設備11、21、22、31和32[2]。
當x86處理器對CONFIG_DATA寄存器進行讀寫操作時，HOST主橋將決定向PCI總線發(fā)送Type 00h配置請求還是Type 01h配置請求。在PCI總線事務的地址周期中，這兩種配置請求總線事務的不同反映在PCI總線的AD[31:0]信號線上。
值得注意的是，PCIe總線還可以使用ECAM(Enhanced Configuration Access Mechanism)機制訪問PCIe設備的擴展配置空間，使用這種方式可以訪問PCIe設備256B~4KB之間的擴展配置空間。但是本節(jié)僅介紹如何使用CONFIG_ADDRESS和CONFIG_FATA寄存器產(chǎn)生Type 00h和Type 01h配置請求。有關ECAM機制的詳細說明見第5.3.2節(jié)。
處理器首先將目標PCI設備的ID號保存在CONFIG_ADDRESS寄存器中，之后HOST主橋根據(jù)該寄存器的Bus Number字段，決定是產(chǎn)生Type 00h配置請求，還是Type 01h配置請求。當Bus Number字段為0時，將產(chǎn)生Type 00h配置請求，因為與HOST主橋直接相連的總線號為0；大于0時，將產(chǎn)生Type 01h配置請求。
2.4.1 Type 01h和Type 00h配置請求
本節(jié)首先介紹Type 01h配置請求，并從PCI總線使用的信號線的角度上，講述HOST主橋如何生成Type 01配置請求。在PCI總線中，只有PCI橋能夠接收Type 01h配置請求。Type 01h配置請求不能直接發(fā)向最終的PCI Agent設備，而只能由PCI橋將其轉換為Type 01h繼續(xù)發(fā)向其他PCI橋，或者轉換為Type 00h配置請求發(fā)向PCI Agent設備。PCI橋還可以將Type 01h配置請求轉換為Special Cycle總線事務(HOST主橋也可以實現(xiàn)該功能)，本節(jié)對這種情況不做介紹。在地址周期中，HOST主橋使用配置讀寫總線事務，將CONFIG_ADDRESS寄存器的內(nèi)容拷貝到PCI總線的AD[31:0]信號線中。CONFIG_ADDRESS寄存器與Type 01h配置請求的對應關系如圖2?11所示。
從圖2?11中可以發(fā)現(xiàn)，CONFIG_ADDRESS寄存器的內(nèi)容基本上是原封不動的拷貝到PCI總線的AD[31:0]信號線上的[3]。其中CONFIG_ADDRESS的Enable位不被拷貝，而AD總線的第0位為必須為1，表示當前配置請求是Type 01h。
當PCI總線接收到Type 01配置請求時，將尋找合適的PCI橋[4]接收這個配置信息。如果這個配置請求是直接發(fā)向PCI橋下的PCI設備時，PCI橋將接收個Type 01配置請求，并將其轉換為Type 00h配置請求；否則PCI橋將當前Type 01h配置請求原封不動的傳遞給下一級PCI總線。
如果HOST主橋或者PCI橋發(fā)起的是Type 00h配置請求，CONFIG_ADDRESS寄存器與AD[31:0]的轉換如圖2?12所示。
此時處理器對CONFIG_DATA寄存器進行讀寫時，處理器將CONFIG_ADDRESS寄存器中的Function Number和Register Number字段拷貝到PCI的AD總線的第10~2位；將AD總線的第1~0位賦值為0b00。PCI總線在配置請求總線事務的地址周期根據(jù)AD[1:0]判斷當前配置請求是Type 00h還是Type 01h，如果AD[1:0]等于0b00表示是Type 00h配置請求，如果AD[1:0]等于0b01表示是Type 01h配置請求。
而AD[31:11]與CONFIG_ADDRESS的Device Number字段有關，在Type 00h配置請求的地址周期中，AD[31:11]位有且只有一位為1，其中AD[31:11]的每一位選通一個PCI設備的配置空間。如第1.2.2節(jié)所述，PCI設備配置空間的片選信號是IDSEL，因此AD[31:11]將與PCI設備的IDSEL信號對應相連。
當以下兩種請求之一滿足時，HOST主橋或者PCI橋將生成Type 00h配置頭，并將其發(fā)送到指定的PCI總線上。
(1)
(2)
2.4.2 PCI總線配置請求的轉換原則
當CONFIG_ADDRESS寄存器的Enable位為1，系統(tǒng)軟件訪問CONFIG_DATA寄存器時，HOST主橋可以產(chǎn)生兩類PCI總線配置讀寫總線事務，分別為Type 00h和Type 01h配置讀寫總線事務。在配置讀寫總線事務的地址周期和數(shù)據(jù)周期中，CONFIG_ADDRESS和CONFIG_DATA寄存器中的數(shù)據(jù)將被放置到PCI總線的AD總線上。其中Type 00h和Type 01h配置讀寫總線事務映射到AD總線的數(shù)據(jù)并不相同。其中Type 00h配置請求可以直接讀取PCI Agent設備的配置空間，而Type 01h配置請求在通過PCI橋時，最終將被轉換為Type 00h配置請求，并讀取PCI Agent設備的配置寄存器。本節(jié)重點講述PCI橋如何將Type 01h配置請求轉換為Type 00h配置請求。
首先Type 00h配置請求不會被轉換成Type 01h配置請求，因為Type 00h配置請求是發(fā)向最終PCI Agent設備，這些PCI Agent設備不會轉發(fā)這些配置請求。
當CONFIG_ADDRESS寄存器的Bus Number字段為0時，處理器對CONFIG_DATA寄存器操作時，HOST主橋將直接產(chǎn)生Type 00h配置請求，掛接在PCI總線0上的某個設備將通過ID譯碼接收這個Type 00h配置請求，并對配置寄存器進行讀寫操作。如果PCI總線上沒有設備接收這個Type 00h配置請求，將引發(fā)Master Abort，詳情見PCI總線規(guī)范，本節(jié)對此不做進一步說明。
如果CONFIG_ADDRESS寄存器的Bus Number字段為n(n≠0)，即訪問的PCI設備不是直接掛接在PCI總線0上的，此時HOST主橋對CONFIG_DATA寄存器操作時，將產(chǎn)生Type 01h配置請求，PCI總線0將遍歷所有在這條總線上的PCI橋，確定由哪個PCI橋接收這個Type 01h配置請求。
如果n大于等于某個PCI橋的Secondary Bus Number寄存器，而且小于等于Subordinate Bus number寄存器，那么這個PCI橋將接收在當前PCI總線上的Type 01配置請求，并采用以下規(guī)則進行遞歸處理。
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
下文將舉例說明PCI總線配置請求的轉換原則，并以圖2?8為例說明處理器如何訪問PCI設備01和PCI設備31的配置空間。PCI設備01直接與HOST主橋相連，因此HOST主橋可以使用Type 00h配置請求訪問該設備。
而HOST主橋需要經(jīng)過多級PCI橋才能訪問PCI設備31，因此HOST主橋需要首先使用Type 01h配置請求，之后通過PCI橋1、2和3將Type 01h配置請求轉換為Type 00h配置請求，最終訪問PCI設備31。
1 PCI設備01
這種情況較易處理，當HOST處理器訪問PCI設備01的配置空間時，發(fā)現(xiàn)PCI設備01與HOST主橋直接相連，所以將直接使用Type 00h配置請求訪問該設備的配置空間，具體步驟如下。首先HOST處理器將CONFIG_ADDRESS寄存器的Enable位置1，Bus Number號置為0，并對該寄存器的Device、Function和Register Number字段賦值。當處理器對CONFIG_DATA寄存器訪問時，HOST主橋將存放在CONFIG_ADDRESS寄存器中的數(shù)值，轉換為Type 00h配置請求，并發(fā)送到PCI總線0上，PCI設備01將接收這個Type 00h配置請求，并與處理器進行配置信息交換。
關鍵詞：
PCI總線配
評論