Linux os 下PCIe字符设备驱动开发记录 |
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Linux os 下PCIe字符设备驱动开发记录
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1 PCI/PCIe基本概念 PCI/PCIe规范->协议->标准硬件->标准软件->规范化的开发流程 连接（ARM/x86/MIPS/POWERPC...）主板与外部设备的总线标准，由电路接口和一个编程接口组成，PCI/PCIe设备的配置寄存器依据PCI/PCIe规范而设定，固件和操作系统正是通过枚举设备树们才能发现绝大多数即插即用（PNP）设备的。 2 PCI 与PCIe差异PCI 并行 配置空间256B 典型topology  PCIe 串行 配置空间由256B扩展到4K 典型topology  共通配置空间、IO空间、memory 空间分离 linux os下驱动框架通用 PCIe传输规格 3 PCIe 设备枚举系统boot阶段，firmware或者是linux kerel(取决kernel config配置)针对PCI(PCIe)设备进行枚举（访问PCIe配置空间），为每一个设备分配安全的IO空间与存储空间。 如果枚举成功，那么进入到linux os可以通过lspci工具查看PCIe设备信息，如下图所示：  通过显示可以得到如下信息： 设备的vendor id 是ebed ，device id是0109应用的PCIe配置空间的bar0 与bar1 kernel给其分配的两片存储器空间起始地址分别是0x58000000，0x5a000000，大小分别是32M与64K总线上暂时未有与之匹配的设备驱动4 PCIe字符设备驱动开发PCIe设备驱动开发基础具体PCIe设备类型，是网络设备、存储设备、显示设备、块设备还是字符设备，针对本文中的案例就是一个自研串口设备，是一个字符设备 PCIe配置空间信息，我们应用了前64B，具体应用了如下图的红色方框部分，绿色方框部分硬件未进行连接  PCI标准配置空间分为type0和type1两种， type0主要是针对PCI的endpoint设备（参见kernel源码），type1主要是针对PCI bridge, switch（参见kernel源码），（还有type2:CardBus bridges,参见kernel源码的注释）。  其中command寄存器，在PCI设备使能pci_enable_device时会配置该寄存器。主要是负责使能或是关闭pci设备的I/O访问，memeory访问和INTx中断等。 BAR地址寄存器负责PCI设备内部空间的映射。 每一个bar地址对应一个地址空间，在bar寄存器中有些bar是只读的，是PCI设备出厂前就固定好的bit。针对某些bit位写全1进去，如果值保持不变，说明这些bit是厂家固化好的，这些固化好的bit提供了PCI/PCIe内部空间的相关信息。重点：CPU可以通过访问BAR地址读取PCIe的设备空间（IO/mem空间），前提是读取到配置空间。 Linux PCIe驱动架构  linux kernel相关PCIe接口与数据结构  linux kernel字符设备驱动模型    5 PCIe字符设备驱动调试编译根据实际开发条件选择编译方式 静态编译 直接编译进内核，作为内核的一部分编译进内核镜像，需要有相应的内核源码动态加载 编译成可动态加载的模块 本方案采用动态加载模块，原因就是没有kylin os的相应的内核源码，那么就采用kylin os运行时编译及加载驱动编译方法 编写Makefile文件，通过make工具编译PCIe驱动模块，基本步骤（视Makefile而定）makemake loadmake install 加载加载步骤编译后的make load&make install 加载成功与否判断核对驱动加载日志 cat /var/log/syslog  dmesg | grep zynq    未加载驱动时显示 异常 正常同时可以通过cat /proc/iomem查看针对PCIe设备的系统 RAM空间分布情况 判断字符设备节点生成情况 userspace调试userspace基本读写测试在做具体业务逻辑前，我们编写PCIe设备memeory空间读写工具，判断驱动加载的正确性与可应用型，简单调试示例如下： 
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