怎样写linux pci设备驱动程式

PCI总线应用领域及其广泛并且令人惊奇。不同的pci设备有不同的需求连同不同的问题。因此，在linux内核中pci层支持就很重要啦。本文档就是想为驱动程式设计研发人员解决pci处理中的各种问题。

0．  Pci设备驱动程式的结构
现在有两种风格的的pci驱动程式结构：新风格的驱动（即让pci层来做大量设备探测
工作并且支持热插拔功能）和旧风格的驱动（即由驱动程式自己探测设备）。除非您有很好的理由，否则就不要用旧风格写驱动程式。当驱动程式找到所驱动的设备后，将执行以下步骤：
启用设备
访问设备配置空间
检测设备资源（如基地址和中断号）
分配设备资源
和设备通讯
   下文将论述以上大部分步骤，其余部分请参考,他有不错的注释。
   假如没有配置pci 子系统（即CONFIG_PCI 没有置位），以下介绍的大部分函数都被定义为内联函数，他们要么是空的，要么返回对应的错误代码以避免在驱动中出现过多的条件宏ifdefs。

1.       新风格的驱动程式
新风格的驱动程式只是在初始化时调用 pci_register_driver，调用时使用一个指向struct pci_driver 的结构指针。该指针包含以下几个分量：
   name           驱动程式名称
id_table                指向一个和驱动程式相关的设备ID表的指针。大多数驱动程式应当用MODULE_DEVICE_TABLE(pci,…)将该设备ID表导出。在调用prob( )时设成NULL 以让系统检测到任何的pci设备。
probe         指向设备检测函数prob( ) 的指针。该函数将在pci设备ID和设备ID表匹配且还没有被其他驱动程式处理时（一般在对已存在的设备执行pci_register_driver或以后又有新设备插入时）被调用。调用时传入一个指向struct pci_driver结构的指针和和设备匹配的设备ID表做参数。若成功（驱动程式检测到pci设备）则返回0，否则返回一个负的错误代码。这个函数总是在上下文之间调用的，因此能够进入睡眠状态的。
remove        指向一个设备卸载函数remove( )的指针。该函数在pci设备被卸载时（如在注销设备驱动程式或手动拔出该设备）被调用。同probe相同，该函数也是能够睡眠的。
save_state     在设备被暂停前所保存的设备状态。
suspend       将设备转入低功耗状态而暂停。
sesume        将一个暂停的设备（低功耗状态中）唤醒启动。
enable_wake    允许设备产生唤醒事件以从低功耗状态中恢复。

（请参考 Documentation/power/pci.txt 文档中关于pci电源管理连同相关函数的说明）
ID表是个 struct pci_device_id 类型的数组，该数组以该类型中每一项都为NULL时结束。struct pci_device_id中有以下几个分量：
vendor,device         设备对应的厂商ID号和设备ID号（或是PCI_ANY_ID）
subvendor,subdevice    设备对应的子厂商ID号和子设备ID号（或是PCI_ANY_ID）
class,class_mask       设备对应的类，类掩码表示在比较中采用设备类（class）中的那些位。
driver_data           设备的私有数据。
当一个设备驱动程式存在，只需要调用pci_unregister_driver就可由pci层调用remove( )
函数自动将所驱动的任何设备卸载掉。
请将初始和清理函数前加上以下适当的宏（该宏定义在中）：
__init        初始化标记，置于驱动程式中初始化函数前。
__exit        结束标记，在非模块化的驱动程式中将被忽略。
__devinit     设备初始化标记。若编译内核时选择了CONFIG_HOTPLUG选项，则等同于__init。
__devexit     同__exit相同。
一般技巧：
    在module_init( )/module_exit( )函数前应标上__init/__exit标记；
  结构体struct pci_driver不要标上以上任何标记；
  ID表数组应当标上 __devinitdata标记；
  probe( )和remove( )函数应当标上__devinit/exit标记；
  假如您确信不是个支持热插拔的驱动程式，就可只用__init/exit  __initdata/exitdata；
  一个指向标记了 __devexit的函数的指针，一定要由__devexit_p(function_name)来产生。
他会产生对应的函数名，若没有标记了__devexit的函数，则产生NULL。

2.       旧风格的pci设备驱动程式
   旧风格的pci设备驱动程式不会用到pci_register_driver()去探测设备，而需要手动（由驱动程式）使用以下结构去探测设备：
   根据厂商ID和设备ID探测设备：
struct pci_dev *dev =NULL;
while(dev = pci_find_device(VENDOR_ID,DEVICE_ID,dev))
    configure_device(dev);
   根据类ID探测设备：
pci_find_class(CLASS_ID,dev);
   根据厂商ID和设备ID连同子系统厂商ID和设备ID探测设备：
       pci_find_subsys(VENDOR_ID,DEVICE_ID,SUBSYS_VENDOR_ID, SUBSYS_DEVICE_ID, dev)；
    您能够使用常量PCI_ANY_ID作为通配符取代VENDOR_ID、DEVICE_ID，这样您就
能够搜索都任何的设备。假如您要以更复杂的条件探测设备，那就得自己遍历任何已知的
pci设备：
       struct pci_dev *dev;
                                   pci_for_each_dev(dev) {
                                          ... do anything you want with dev ...
                                   }
为了向上兼容，也能够用pci_for_each_dev_reverse(dev)去遍历设备表。

3.       启用设备
在您对找到的设备进行任何操作之前，您需要调用 pci_enable_device( )来启用设备的I/O
和内存资源，分配不足的资源，假如需要，还要唤醒一个处于暂停状态的设备。需要注意的是，这个操作可能会失败。
假如您想设定设备工作在总线主设备模式，调用pci_set_master() 会把PCI_COMMAND
寄存器中的总线主设备允许位置1，并且还会修改延迟计数器中的值。 
   若您想使用pci内存写无效事务，调用pci_set_swi() ，他会把PCI_COMMAND寄存
器中的Mem_Wr_Inval位置1，还要确认缓存行长度寄存器（CACHE_LINE_REGISTER）的配置是否正确。要注意检查pci_set_swi()的返回值，并不是任何设备都支持pci内存写无效的。

4.       怎样访问pci设备配置空间
必须使用pci_(read|write)_config_(byte|word|dword) 去访问pci设备（由struct pci_dev * 
表示）的配置空间。任何以上的函数在成功时返回0，失败时返回错误代码。大多数驱动程式期望在访问有效的pci设备时是不会失败的。
   若您要访问的是pci配置头标准空间，就能够用符号常量来表示寄存器地址连同位配置，这些符号常量定义在中。
   若要访问pci扩展空间能力寄存器，只需要对每个特定的能力调用pci_find_capability()就能够找到相应的寄存器块。
5.       寻址和中断
内存和端口基地址连同中断号不要从pci配置空间中读出而要使用pci_dev结构体中相
应的值，因为他们可能被映射到内核中。关于怎样访问设备内存，请参阅Documentation/IO-mapping.txt文档。还需要调用request_region()函数和request_mem_region()分别申请IO地址和设备内存地址范围以确保没有其他驱动使用该设备。
   任何的中断处理程式要使用共享中断号，还能够使用参数devid将中断号IRQs映射为设备数据结构。
6.       其他有用的函数
   pci_find_slot()        根据设备所在的总线号和插槽号，探测相应的pci设备
   pci_set_power_state() 配置pci电源管理状态
   pci_find_capability()  在设备的能力表中找出指定的能力
   pci_module_init()     内联函数，确保驱动程式正确的初始化连同错误处理
   pci_resource_start()   返回pci地址范围的总线起始地址
   pci_resource_end()    返回pci地址范围的总线终止地址
   pci_resource_len()    返回pci地址范围的长度，以字节为单位
   pci_set_drvdata()     为pci_dev配置私有数据指针
   pci_get_drvdata()     从pci_dev结构中得到其私有数据指针
   pci_set_mwi()        启用设备内存写无效事务
   pci_clear_mwi()      禁用设备内存写无效事务
7.       其他提示
当向用户显示pci插槽时（如驱动程式想告诉用户他所找到的设备卡），可用
pci_dev->slot_name。
   总是使用一个指向struct pci_dev的指针来引用某个pci设备。任何的pci层接口函数都使用该指针。不要使用总线/插槽号/功能号，他们有特别的用途??有多个主总线的系统说起来是很复杂的。
8.       已弃用的函数
以下的接口函数只是为了向上兼容而暂时保留，请不要在您的新式驱动程式中使用他们：
pcibios_present()          以前在使用，现在您不必测试pci子系统是否存在。若不存在pci子系统，pci 设备表是空的，并且任何的探测设备函数都将返回NULL。
pcibios_(read|write)_*      现已被相应的pci_(read|write)_*取代
pcibios_find_*            现已被相应的pci_find_*取代