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pci配置基地址_PCI配置空间简介

發布時間：2024/3/12 编程问答 46 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 pci配置基地址_PCI配置空间简介小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

配置空間操作系統

PCI總線推出以來，以其獨有的特性受到眾多廠商的青睞，已經成為計算機擴展總線的主流。目前，國內的許多技術人員已經具備開發PCI總線接口設備的能力。但是PCI總線的編程技術，也就是對PCI總線設備的操作技術，一直是一件讓技術人員感到頭疼的事情。PCI總線編程的核心技術是對相應板卡配置空間的理解和訪問。一般軟件編程人員基于對硬件設備原理的生疏，很難理解并操作配置空間，希望硬件開發人員直接告訴他們怎樣操作；而PCI總線硬件開發人員雖深刻地理解了其意義，在沒有太多編程經驗地前提下，也難于輕易地操作PCI板卡。結果大多是硬件技術人員花費大量時間和精力去學習DDK、WINDRVER等驅動程序開發軟件。

作者在開發PCI總線接口設備時，經過對PCI總線協議的深入研究，從協議本身的角度出發，找到一種方面而快捷的PCI配置空間操作方法，只使用簡單的I/O命令即可找到特定的PCI總線設備并對其所有的配置空間進行讀寫操作。一旦讀得其配置空間的內容，即可中得到擔任系統對該PCI總線設備的資源分配。

1 PCI總線配置空間及配置機制

為避免各PCI設備在資源的占用上發生沖突，PCI總線采用即插即用協議。即在系統建立時由操作系統按照各設備的要求統一分配資源，資源分配的信息由系統寫入各PCI設備的配置空間寄存器，并在操作系統內部備份。各PCI設備有其獨自的配置空間，設計者通過對積壓設備(或插槽)的ISDEL引腳的驅動區分不同設備的配置空間。配置空間的前64個字節稱為配置空間的預定自區，它對每個設備都具有相同的定義且必須被支持；共后的空間稱為設備關聯區，由設備制造商根據需要定義。與編程有關的配置空間信息主要有：

(1)設備號(Device ID)及銷售商號(Vendor

ID)，配置空間偏移量為00h，用于對各PCI設備的區分和查找。為了保證其唯一性，Vendor

ID應當向PCI特別興趣小組(PCI SIG)申請而得到。

(2)PCI基地址(PCI Base Address)，配置空間偏移量為10～24h，設備通過設定可讀寫的高位數值來向操作系統指示所需資源空間的大小。比如，某設備需要64K字節的內存空間，可以將配置空間的某基地址寄存器的高16位設成可讀寫的，而將低16位置為0(只可讀)。操作系統在建立時，先向所有位寫1，實際上只有高16位被接收而被置成了1，低16位仍為0.這樣操作系統讀取該寄存器時，返回值為FFFF0000h，據此操作系統可以斷定其需要的空間大小是64K字節，然后分配一段空閑的內存空間并向該寄存器的高16位填寫其地址。

其它可能與編程有關的配置空間的定義及地址請參閱參考文獻[1]。

由于PC-AT兼容系統CPU只有內存和I/O兩種空間，沒有專用的配置空間，PCI協議規定利用特定的I/O空間操作驅動PCI橋路轉換成配置空間的操作。目前存在兩種轉換機制，即配置機制1#和配置機制2#。配置機制2#在新的設計中將不再被采用，新的設計應使用配置機制1#來產生配置空間的物理操作。這種機制使用了兩個特定的32位I/O空間，即CF8h和CFCh。這兩個空間對應于PCI橋路的兩個寄存器，當橋路看到CPU在局部總線對這兩個I/O空間進行雙字操作時，就將該I/O操作轉變為PCI總線的配置操作。寄存器CF8h用于產生配置空間的地址(CONFIG-ADDRESS)，寄存器CFCh用于保存配置空間的讀寫數據(CONFIG-DATA)。

配置空間地址寄存器的格式如圖1。

CF8H(局部總線)：

當CPU發出對I/O空間CFCh的操作時，PCI橋路將檢查配置空間地址寄存器CF8h的31位。如果為1，就在PCI總線上產生一個相應的配置空間讀或寫操作，其地址由PCI橋路根據配置空間地址寄存器的內容作如圖2所示的轉換。

CFCh (局部總線)：

設備號被PCI橋路譯碼產生PCI總線地址的高位地址，它們被設計者用作IDSEL信號來區分相應的PCI設備。6位寄存器號用于尋址該PCI設備配置空間62個雙字的配置寄存器(256字節)。功能號用于區分多功能設備的某特定功能的配置空間，對常用的單功能設備為000。某中PCI插槽的總線號隨系統(主板)的不同稍有區別，大多數PC機為1，工控機可能為2或3。為了找到某設備，應在系統的各個總線號上查找，直到定位。如果在0～5號總線上不能發現該設備，即可認為該設備不存在。

理解了上述PCI協議里的配置機制后，就可以直接對CF8h和CFCh兩個雙字的I/O空間進行操作，查找某個PCI設備并訪問其配置空間，從而得到操作系統對該PCI設備的資源分配。

2 用I/O命令訪問PCI總線配置空間

要訪問PCI總線設備的配置空間，必須先查找該設備。查找的基本根據是各PCI設備的配置空間里都存有特定的設備號(Device

ID)及銷售商號(Vendor ID)，它們占用配置空間的00h地址。而查找的目的是獲得該設備的總線號和設備號。查找的基本過程如下：用I/O命令寫配置空間的地址寄存器CF8h，使其最高位為1，總線號及設備為0，功能號及寄存器號為0，即往I/O端口CF8h80000000h；然后用I/O命令讀取配置空間的數據寄存器CFCh。如果該寄存器值與該PCI設備的Device

ID及Vendor ID不相符，則依次遞增設備號/總線號，重復上述操作直到找到該設備為止。如果查完所有的設備號/總線號(1～5)仍不能找到該設備，則應當考慮硬件上的問題。對于多功能設備，只要設備配置寄存器相應的功能號值，其余步驟與單功能設備一樣。

如查找設備號為9054h，銷售商號為10b5的單功能PCI設備，用VC++6.0編寫的程序如下：

char bus;char device;

unsigned int ioa0,iod;

int scan( )

{

bus=0;device=0;

for(char i=0;i<5;i++) {

for(char j=0;j<32;j++) {

bus=i; device=j;

ioa0=0x80000000+bus*0x10000

+(device*8)*0x100;

_outpd(0xcf8,ioa0);

iod=_inpd(0xcfc);

if (iod0= =0x905410b5) return 0;

}

retrn -1

}

調用子程序scan( )，如果返回值為-1，則沒有找到該PCI設備。如果返回值為0，則找到了該PCI設備。該設備的總線號和設備號分別在全局變量bus和device中，利用這兩個變量即可輕易對該設備的配置空間進行訪問，從而得到分配的資源信息。假設該PCI設備占用了4個資源空間，分別對應于配置空間10h～1ch，其中前兩個為I/O空間，后兩個為內存空間，若定義其基地址分別為ioaddr1,ioaddr2,memaddr1,memaddr2,相應的程序如下：

unsigned short ioaddr1,ioaddr2;

unsigned int memaddr1,memaddr2;

unsigned int iobase,ioa;

void getbaseaddr(char bus,char device);

{

iobase=0x80000000+bus*0x10000+(device*8)*0x100;

ioa=iobase+0x10;/*尋址基地址寄存器0*/

_outpd(0xcf8,ioa);

ioaddr1=(unsigned

short)_inpd(0xcfc)&0xfffc;

/*屏蔽低兩位和高16位*/

ioa=iobase+0x14; /*尋址基地址寄存器1*/

_outpd(0xcf8,ioa);

ioaddr2=(unsigned

short)_inpd(0xcfc)&0xfffc;

ioa=iobase+0x18;/*尋址基地寄存器2*/

_outpd(0xcf8,ioa);

memaddr1=_inpd(0xcfc) & 0xfffffff0;

/*屏蔽低4位*/

ioa=iobase+0x1c; /*尋址基地址寄存器3*/

_outpd(0xcf8,ioa);

memaddr2=_inpd(0xcfc) & 0xfffffff0;

}

對于I/O基地址，最低兩位D0、D1固定為01，對地址本身無效，應當被屏蔽。對PC-AT兼容機，I/O有效地址為16位，因此高位也應被屏蔽。對于內存地址，最低位D0固定為0，而D1～D3用于指示該地址的一些物理特性[1]，因此其低4位地址應當被屏蔽。需要指出的是該內存地址是系統的物理地址，在WINDOWS運行于保護模式時，需要經過轉換得到相應的線性地址才能對該內存空間進行直接讀寫。介紹該轉換方法的相關文章較為常見，此處不再贅述。

上述程序給出了讀取配置空間里的基地址的方法。另有相當多PCI設備通過配置空間的設備關聯區來設置該設備的工作狀態，可輕易地用I/O命令進行相應的設置，無須編寫繁雜的驅動程序。在開發PCI視頻圖像采集卡的過程中，該方法得到了實際應用。

如何訪問PCI配置空間

1. 配置事務的產生

PCI協議指出，一般情況下，系統都是通過主橋來實現軟件產生配置事務的，CF8和CFC端口對應主橋的兩個32位寄存器，

對CF8 和 CFC進行32位讀寫操作，即可產生PCI配置事務。

2. PCI兩類配置命令：類型0和類型1

類型0：用于選擇總線上的一個設備

命令格式：

31????? 11 10????????????? 8 7?????????????? 2? 1?? 0

類型1：用于向下級總線傳遞配置請求

命令格式：

31????? 24 23???????? 16 15??????????? 11 10????????????? 8 7?????????????? 2? 1?? 0

3. PCI配置空間訪問流程

所有PCI主橋和PCI-PCI橋都必須能夠產生這兩類配置命令，當發生cf8寄存器32位寫操作時，根據Bus Number，若為0

，主橋則產生類型0配置命令，否則產生類型1配置命令。假設產生類型0配置命令，主橋將其(產生的32位命令數據)放在其

局部總線上，在其局部總線上尋找選擇目標設備，找到目標設備將其IDSEL#有效，所有的PCI設備都要相應類型0配置命令，

在其IDSEL#有效情況下，使其DEVSEL#有效，告訴橋設備自己就是目標設備，再根據寄存器索引來訪問具體的配置寄存器；若

其局部總線上沒有目標設備，則產生類型1配置命令并將其(產生的32位命令數)放在其局部總線上，所有的PCI設備(除

PCI-PCI橋)都要忽略類型1配置命令，只有橋設備響應類型1命令，橋設備譯碼總線號判斷配置事務的目標總線是否在其后，

若目標總線不在其后，忽略該配置事務，否則，它將聲明目標總線就在其后，若總線號不是該橋所掛接的總線，則原封不變

的向下傳遞，否則，將類型1配置命令轉換成類型0配置命令放在其掛接的總線上選擇設備。

如何在DOS中枚舉PCI設備(作者zyl910)07-01-07 12:55??發表于：《VC的夢,VC的結》　分類：B)唧唧復唧唧

http://blog.csdn.net/xqd2006/articles/914267.aspx

File:????? zEnumPCI

Name:????? 如何在DOS中枚舉PCI設備

Author:??? zyl910

Blog:????? http://blog.csdn.net/zyl910/

Version:?? V1.0

Updata:??? 2006-6-30

下載(注意修改下載后的擴展名)

前言

~~~~

學計算機這么多年了，PCI這個名詞不知道叫了幾百遍了。可是，我一直不知道PC機是如何使用PCI總線的、PCI總線設備到底是如何工作的。可是以前我從來沒意識到這個問題，只是麻木的、帶著虛偽的自信活著。

直到前段時間在書店看到《PCI Express 系統體系結構標準教材》，才突然感受到——我對PCI還一無所知，可現在 PCI Express 的時代都快到來了。我很受震撼，所以毫不猶豫地買下了那本書。

回家打開書一看，發現絕大東西看不太懂。當年學接口技術時，那時只有ISA。ISA很簡單，是直接采用電路連線方式將設備與地址總線、各個IRQ及其他控制線路連接起來。而現在PCI-E就很復雜了，而我跳過了PCI，存在著知識斷層。

于是我又跑到書店，去查PCI或接口技術上面的書。后來發現，這十年來，接口技術的書的確更新了，但只為PCI寫個寥寥幾頁簡介，有的書甚至連引腳定義、配置空間等PCI最核心內容都沒有。那樣子還不如不說，浪費了紙張。典型只為了教學大綱，而不考慮學生是否能學會、理解。

我費了好大功夫，才找了幾本關于PCI的書，但主要是英文的。特別是找到了《PCI Express 系統體系結構標準教材》的英文版，這樣就可以對照參考，理解那些英文資料。

看了一段時間之后，發現那些書主要是講硬件電氣特性、通信協議細節，面向的讀者是設計PCI設備的工程師。而我的學習目的是如果在PC機上編程控制PCI設備。還好在網絡上找了一些關于PCI小程序，填補了知識空白。

正文

~~~~

一、PCI配置空間

PCI設備有三個空間——內存地址空間、IO地址空間和配置空間。由于PCI支持即插即用，所以PCI設備不是占用固定的內存地址空間或I/O地址空間，而是可以由操作系統決定其映射的基址。怎么配置呢？這就是配置空間的作用。

---+---------------------------------------------------------+-----

0 | 　　　　Device ID 　　　　| 　　　　Vendor ID 　　　　　|　00

---+---------------------------------------------------------+-----

1 | 　　　　　Status　　　　　| 　　　　 Command　　　　　　|　04

---+---------------------------------------------------------+-----

2 | 　　　　　　　Class Code　　　　　　　　|　Revision ID　|　08

---+---------------------------------------------------------+-----

---+---------------------------------------------------------+-----

4 | 　　　　　　　　　　Base Address 0　　　　　　　　　　　|　10

---+---------------------------------------------------------+-----

5 | 　　　　　　　　　　Base Address 1　　　　　　　　　　　|　14

---+---------------------------------------------------------+-----

6 | 　　　　　　　　　　Base Address 2　　　　　　　　　　　|　18

---+---------------------------------------------------------+-----

7 | 　　　　　　　　　　Base Address 3　　　　　　　　　　　|　1C

---+---------------------------------------------------------+-----

8 | 　　　　　　　　　　Base Address 4　　　　　　　　　　　|　20

---+---------------------------------------------------------+-----

9 | 　　　　　　　　　　Base Address 5　　　　　　　　　　　|　24

---+---------------------------------------------------------+-----

10 | 　　　　　　　　　CardBus CIS pointer　　　　　　　　　 |　28

---+---------------------------------------------------------+-----

11 |　　Subsystem Device ID　　| 　　Subsystem Vendor ID　　 |　2C

---+---------------------------------------------------------+-----

12 | 　　　　　　　Expansion ROM Base Address　　　　　　　　|　30

---+---------------------------------------------------------+-----

13 | 　　　　　　　Reserved(Capability List)　　　　　　　　 |　34

---+---------------------------------------------------------+-----

14 | 　　　　　　　　　　　Reserved　　　　　　　　　　　　　|　38

---+---------------------------------------------------------+-----

-------------------------------------------------------------------

配置空間中最重要的有：

Vendor ID：廠商ID。知名的設備廠商的ID。FFFFh是一個非法廠商ID，可它來判斷PCI設備是否存在。

Device ID：設備ID。某廠商生產的設備的ID。操作系統就是憑著 Vendor ID和Device ID 找到對應驅動程序的。

Class Code：類代碼。共三字節，分別是類代碼、子類代碼、編程接口。類代碼不僅用于區分設備類型，還是編程接口的規范，這就是為什么會有通用驅動程序。

IRQ Line：IRQ編號。PC機以前是靠兩片8259芯片來管理16個硬件中斷。現在為了支持對稱多處理器，有了APIC(高級可編程中斷控制器)，它支持管理24個中斷。

IRQ Pin：中斷引腳。PCI有4個中斷引腳，該寄存器表明該設備連接的是哪個引腳。

關于配置空間的詳細說明請參考《PCI Local Bus Specification》的第六章。

二、如何訪問配置空間

如何訪問配置空間呢？可通過訪問CF8h、CFCh端口來實現(《PCI Local Bus Specification》的3.2.2.3.2)。

CF8h: CONFIG_ADDRESS。PCI配置空間地址端口。

CFCh: CONFIG_DATA。PCI配置空間數據端口。

CONFIG_ADDRESS寄存器格式：

31　位：Enabled位。

23:16 位：總線編號。

15:11 位：設備編號。

10: 8 位：功能編號。

7: 2 位：配置空間寄存器編號。

1: 0 位：恒為“00”。這是因為CF8h、CFCh端口是32位端口。

現在有個難題——CF8h、CFCh端口是32位端口，可像TurboC之類的16位C語言編譯器都不支持32位端口訪問。怎么辦？我們可以使用__emit__在程序中插入機器碼。每次都__emit__一下肯定很麻煩，所以我們應該將它封裝成函數。代碼如下(注意66h是32位指令前綴)：

/* 讀32位端口 */DWORDinpd(intportid) {DWORDdwRet;asm mov dx, portid;asm lea bx, dwRet;__emit__(0x66,0x50,// push EAX0x66,0xED,// in EAX,DX0x66,0x89,0x07,// mov [BX],EAX0x66,0x58);// pop EAXreturn dwRet;}/* 寫32位端口 */voidoutpd(intportid, DWORDdwVal){asm mov dx, portid;asm lea bx, dwVal;__emit__(0x66,0x50,// push EAX0x66,0x8B,0x07,// mov EAX,[BX]0x66,0xEF,// out DX,EAX0x66,0x58);// pop EAXreturn;}

三、枚舉PCI設備

怎么枚舉PCI設備呢？我們可以嘗試所有的 bus/dev/func 組合，然后判斷得到的廠商ID是否為FFFFh。

下面這個程序就是使用該方法枚舉PCI設備的。同時為了便于分析數據，將每個設備的配置空間信息保存到文件，這樣可以慢慢分析。

File:????? epcip.c

Name:????? 訪問CF8h、CFCh端口來枚舉PCI設備

Author:??? zyl910

Blog:????? http://blog.csdn.net/zyl910/

Version:?? V1.0

Updata:??? 2006-6-30*/#include

#include typedef unsigned char?BYTE;

typedef unsigned int?WORD;

typedef unsigned long?DWORD;/* PCI設備索引。bus/dev/func 共16位，為了方便處理可放在一個WORD中 */

#define PDI_BUS_SHIFT?? 8

#define PDI_BUS_SIZE??? 8

#define PDI_BUS_MAX???? 0xFF

#define PDI_BUS_MASK??? 0xFF00#define PDI_DEVICE_SHIFT?? 3

#define PDI_DEVICE_SIZE??? 5

#define PDI_DEVICE_MAX???? 0x1F

#define PDI_DEVICE_MASK??? 0x00F8#define PDI_FUNCTION_SHIFT?? 0

#define PDI_FUNCTION_SIZE??? 3

#define PDI_FUNCTION_MAX???? 0x7

#define PDI_FUNCTION_MASK??? 0x0007#define MK_PDI(bus,dev,func)?(WORD)((bus&PDI_BUS_MAX)<

#define PCI_CONFIG_ADDRESS????? 0xCF8

#define PCI_CONFIG_DATA???????? 0xCFC/* 填充PCI_CONFIG_ADDRESS */

#define MK_PCICFGADDR(bus,dev,func)?(DWORD)(0x80000000L | (DWORD)MK_PDI(bus,dev,func)<<8)/* 讀32位端口 */

DWORD?inpd(int?portid)

{

DWORD?dwRet;

asm mov dx, portid;

asm lea bx, dwRet;

__emit__(

0x66,0x50,?// push EAX

0x66,0xED,?// in EAX,DX

0x66,0x89,0x07,?// mov [BX],EAX

0x66,0x58);?// pop EAX

return dwRet;

}/* 寫32位端口 */

void?outpd(int?portid, DWORD?dwVal)

{

asm mov dx, portid;

asm lea bx, dwVal;

__emit__(

0x66,0x50,?// push EAX

0x66,0x8B,0x07,?// mov EAX,[BX]

0x66,0xEF,?// out DX,EAX

0x66,0x58);?// pop EAX

return;

}int?main(void)

{

int?bus, dev, func;

int?i;

DWORD?dwAddr;

DWORD?dwData;

FILE*?hF;

char?szFile[0x10];printf("\n");

printf("Bus#\tDevice#\tFunc#\tVendor\tDevice\tClass\tIRQ\tIntPin\n");/* 枚舉PCI設備 */

for(bus = 0; bus <= PDI_BUS_MAX; ++bus)?{

for(dev = 0; dev <= PDI_DEVICE_MAX; ++dev)?{

for(func = 0; func <= PDI_FUNCTION_MAX; ++func)?{

/* 計算地址 */

dwAddr = MK_PCICFGADDR(bus, dev, func);

/* 獲取廠商ID */

outpd(PCI_CONFIG_ADDRESS, dwAddr);

dwData = inpd(PCI_CONFIG_DATA);/* 判斷設備是否存在。FFFFh是非法廠商ID */

if ((WORD)dwData != 0xFFFF)?{

/* bus/dev/func */

printf("%2.2X\t%2.2X\t%1X\t", bus, dev, func);/* Vendor/Device */

printf("%4.4X\t%4.4X\t", (WORD)dwData, dwData>>16);/* Class Code */

outpd(PCI_CONFIG_ADDRESS, dwAddr | 0x8);

dwData = inpd(PCI_CONFIG_DATA);

printf("%6.6lX\t", dwData>>8);/* IRQ/intPin */

outpd(PCI_CONFIG_ADDRESS, dwAddr | 0x3C);

dwData = inpd(PCI_CONFIG_DATA);

printf("%d\t", (BYTE)dwData);

printf("%d", (BYTE)(dwData>>8));printf("\n");/* 寫文件 */

sprintf(szFile, "PCI%2.2X%2.2X%X.bin", bus, dev, func);

hF = fopen(szFile, "wb");

if (hF != NULL)?{

/* 256字節的PCI配置空間 */

for (i = 0; i < 0x100; i += 4)?{

/* Read */

outpd(PCI_CONFIG_ADDRESS, dwAddr | i);

dwData = inpd(PCI_CONFIG_DATA);/* Write */

fwrite(&dwData, sizeof(dwData), 1, hF);

}

fclose(hF);

}

}return?0;

}

對于我的電腦的枚舉結果是：

Bus#

Device#

Func#

Vendor

Device

Class

IRQ

IntPin

類代碼的說明

1106

3189

60000

Host bridge

1106

B168

60400

PCI-to-PCI bridge(實際上是PCI/AGP橋，AGP可看成一種特殊的PCI設備)

14F1

2013

78000