如何写linux pci设备驱动程序

PCI总线应用领域及其广泛并且令人惊奇。不同的pci设备有不同的需求以及不同的问题。因此，在linux内核中pci层支持就非常重要啦。本文档就是想为驱动程序设计开发人员解决pci处理中的各种问题。

 

0．  Pci设备驱动程序的结构

现在有两种风格的的pci驱动程序结构：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（即由驱动程序自己探测设备）。除非你有很好的理由，否则就不要用旧风格写驱动程序。当驱动程序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

与设备通讯

   下文将论述以上大部分步骤，其余部分请参考,它有不错的注释。

   如果没有配置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，它们要么是空的，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.       新风格的驱动程序

新风格的驱动程序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           驱动程序名称

 id_table                指向一个与驱动程序相关的设备ID表的指针。大多数驱动程序应当用MODULE_DEVICE_TABLE(pci,…)将该设备ID表导出。在调用prob( )时设成NULL 以让系统检测到所有的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与设备ID表匹配且还没有被其它驱动程序处理时（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结构的指针和与设备匹配的设备ID表做参数。若成功（驱动程序检测到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，因此可以进入睡眠状态的。

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序或者手动拔出该设备）被调用。同probe一样，该函数也是可以睡眠的。

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 文件中关于pci电源管理以及相关函数的说明）

ID表是一个 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（或者是PCI_ANY_ID）

subvendor,subdevice    设备对应的子厂商ID号和子设备ID号（或者是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。

当一个设备驱动程序存在，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所有设备卸载掉。

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，置于驱动程序中初始化函数前。

__exit        结束标记，在非模块化的驱动程序中将被忽略。

__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一样。

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；

  如果你确信不是一个支持热插拔的驱动程序，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。

它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设备驱动程序

   旧风格的pci设备驱动程序不会用到pci_register_driver()去探测设备，而需要手动（由驱动程序）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以及子系统厂商ID和设备ID探测设备：

       pci_find_subsys(VENDOR_ID,DEVICE_ID,SUBSYS_VENDOR_ID, SUBSYS_DEVICE_ID, dev)；

    你可以使用常量PCI_ANY_ID作为通配符取代VENDOR_ID、DEVICE_ID，这样你就

可以搜索都所有的设备。如果你要以更复杂的条件探测设备，那就得自己遍历所有已知的

pci设备：

       struct pci_dev *dev;

                                   pci_for_each_dev(dev) {

                                          ... do anything you want with dev ...

                                   }

为了向上兼容，也可以用pci_for_each_dev_reverse(dev)去遍历设备表。

 

3.       启用设备

在你对找到的设备进行任何操作之前，你需要调用 pci_enable_device( )来启用设备的I/O

和内存资源，分配不足的资源，如果需要，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。

如果你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。

   若你想使用pci内存写无效事务，调用pci_set_swi() ，它会把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）的设置是否正确。要注意检查pci_set_swi()的返回值，并不是所有设备都支持pci内存写无效的。

 

4.       如何访问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。所有以上的函数在成功时返回0，失败时返回错误代码。大多数驱动程序期望在访问有效的pci设备时是不会失败的。

   若你要访问的是pci配置头标准空间，就可以用符号常量来表示寄存器地址以及位设置，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()就可以找到相应的寄存器块。

5.       寻址和中断

内存和端口基地址以及中断号不要从pci配置空间中读出而要使用pci_dev结构体中相

应的值，因为它们可能被映射到内核中。关于如何访问设备内存，请参阅Documentation/IO-mapping.txt文件。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它驱动使用该设备。

   所有的中断处理程序要使用共享中断号，还可以使用参数devid将中断号IRQs映射为设备数据结构。

6.       其它有用的函数

   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() 设置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，确保驱动程序正确的初始化以及错误处理

   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设置私有数据指针

   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.       其它提示

当向用户显示pci插槽时（如驱动程序想告诉用户它所找到的设备卡），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。所有的pci层接口函数都使用该指针。不要使用总线/插槽号/功能号，它们有特别的用途——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，请不要在你的新式驱动程序中使用它们：

pcibios_present()          以前在使用，现在你不必测试pci子系统是否存在。若不存在pci子系统，pci 设备表是空的，并且所有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