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Original:

The PCI Express Port Bus Driver Guide HOWTO

翻译:

司延腾 Yanteng Si <siyanteng@loongson.cn>

校译:

2. PCI Express端口总线驱动指南

作者:

Tom L Nguyen tom.l.nguyen@intel.com 11/03/2004

版权:

© 2004 Intel Corporation

2.1. 关于本指南

本指南介绍了PCI Express端口总线驱动程序的基本知识,并提供了如何使服务驱 动程序在PCI Express端口总线驱动程序中注册/取消注册的介绍。

2.2. 什么是PCI Express端口总线驱动程序

一个PCI Express端口是一个逻辑的PCI-PCI桥结构。有两种类型的PCI Express端 口:根端口和交换端口。根端口从PCI Express根综合体发起一个PCI Express链接, 交换端口将PCI Express链接连接到内部逻辑PCI总线。交换机端口,其二级总线代表 交换机的内部路由逻辑,被称为交换机的上行端口。交换机的下行端口是从交换机的内部 路由总线桥接到代表来自PCI Express交换机的下游PCI Express链接的总线。

一个PCI Express端口可以提供多达四个不同的功能,在本文中被称为服务,这取决于 其端口类型。PCI Express端口的服务包括本地热拔插支持(HP)、电源管理事件支持(PME)、 高级错误报告支持(AER)和虚拟通道支持(VC)。这些服务可以由一个复杂的驱动程序 处理,也可以单独分布并由相应的服务驱动程序处理。

2.3. 为什么要使用PCI Express端口总线驱动程序?

在现有的Linux内核中,Linux设备驱动模型允许一个物理设备只由一个驱动处理。 PCI Express端口是一个具有多个不同服务的PCI-PCI桥设备。为了保持一个干净和简 单的解决方案,每个服务都可以有自己的软件服务驱动。在这种情况下,几个服务驱动将 竞争一个PCI-PCI桥设备。例如,如果PCI Express根端口的本机热拔插服务驱动程序 首先被加载,它就会要求一个PCI-PCI桥根端口。因此,内核不会为该根端口加载其他服 务驱动。换句话说,使用当前的驱动模型,不可能让多个服务驱动同时加载并运行在 PCI-PCI桥设备上。

为了使多个服务驱动程序同时运行,需要有一个PCI Express端口总线驱动程序,它管 理所有填充的PCI Express端口,并根据需要将所有提供的服务请求分配给相应的服务 驱动程序。下面列出了使用PCI Express端口总线驱动程序的一些关键优势:

  • 允许在一个PCI-PCI桥接端口设备上同时运行多个服务驱动。

  • 允许以独立的分阶段方式实施服务驱动程序。

  • 允许一个服务驱动程序在多个PCI-PCI桥接端口设备上运行。

  • 管理和分配PCI-PCI桥接端口设备的资源给要求的服务驱动程序。

2.4. 配置PCI Express端口总线驱动程序与服务驱动程序

2.4.1. 将PCI Express端口总线驱动支持纳入内核

包括PCI Express端口总线驱动程序取决于内核配置中是否包含PCI Express支持。当内核 中的PCI Express支持被启用时,内核将自动包含PCI Express端口总线驱动程序作为内核 驱动程序。

2.4.2. 启用服务驱动支持

PCI设备驱动是基于Linux设备驱动模型实现的。所有的服务驱动都是PCI设备驱动。如上所述, 一旦内核加载了PCI Express端口总线驱动程序,就不可能再加载任何服务驱动程序。为了满 足PCI Express端口总线驱动程序模型,需要对现有的服务驱动程序进行一些最小的改变,其 对现有的服务驱动程序的功能没有影响。

服务驱动程序需要使用下面所示的两个API,将其服务注册到PCI Express端口总线驱动程 序中(见第5.2.1和5.2.2节)。在调用这些API之前,服务驱动程序必须初始化头文件 /include/linux/pcieport_if.h中的pcie_port_service_driver数据结构。如果不这 样做,将导致身份不匹配,从而使PCI Express端口总线驱动程序无法加载服务驱动程序。

2.4.2.1. pcie_port_service_register

int pcie_port_service_register(struct pcie_port_service_driver *new)

这个API取代了Linux驱动模型的 pci_register_driver API。一个服务驱动应该总是在模 块启动时调用 pcie_port_service_register。请注意,在服务驱动被加载后,诸如 pci_enable_device(dev) 和 pci_set_master(dev) 的调用不再需要,因为这些调用由 PCI端口总线驱动执行。

2.4.2.2. pcie_port_service_unregister

void pcie_port_service_unregister(struct pcie_port_service_driver *new)

pcie_port_service_unregister取代了Linux驱动模型的pci_unregister_driver。当一 个模块退出时,它总是被服务驱动调用。

2.4.2.3. 示例代码

下面是服务驱动代码示例,用于初始化端口服务的驱动程序数据结构。

static struct pcie_port_service_id service_id[] = { {
  .vendor = PCI_ANY_ID,
  .device = PCI_ANY_ID,
  .port_type = PCIE_RC_PORT,
  .service_type = PCIE_PORT_SERVICE_AER,
  }, { /* end: all zeroes */ }
};

static struct pcie_port_service_driver root_aerdrv = {
  .name               = (char *)device_name,
  .id_table   = &service_id[0],

  .probe              = aerdrv_load,
  .remove             = aerdrv_unload,

  .suspend    = aerdrv_suspend,
  .resume             = aerdrv_resume,
};

下面是一个注册/取消注册服务驱动的示例代码。

static int __init aerdrv_service_init(void)
{
  int retval = 0;

  retval = pcie_port_service_register(&root_aerdrv);
  if (!retval) {
    /*
    * FIX ME
    */
  }
  return retval;
}

static void __exit aerdrv_service_exit(void)
{
  pcie_port_service_unregister(&root_aerdrv);
}

module_init(aerdrv_service_init);
module_exit(aerdrv_service_exit);

2.5. 可能的资源冲突

由于PCI-PCI桥接端口设备的所有服务驱动被允许同时运行,下面列出了一些可能的资源冲突和 建议的解决方案。

2.5.1. MSI 和 MSI-X 向量资源

一旦设备上的MSI或MSI-X中断被启用,它就会一直保持这种模式,直到它们再次被禁用。由于同 一个PCI-PCI桥接端口的服务驱动程序共享同一个物理设备,如果一个单独的服务驱动程序启用或 禁用MSI/MSI-X模式,可能会导致不可预知的行为。

为了避免这种情况,所有的服务驱动程序都不允许在其设备上切换中断模式。PCI Express端口 总线驱动程序负责确定中断模式,这对服务驱动程序来说应该是透明的。服务驱动程序只需要知道 分配给结构体pcie_device的字段irq的向量IRQ,当PCI Express端口总线驱动程序探测每 个服务驱动程序时,它被传入。服务驱动应该使用(struct pcie_device*)dev->irq来调用 request_irq/free_irq。此外,中断模式被存储在struct pcie_device的interrupt_mode 字段中。

2.5.2. PCI内存/IO映射的区域

PCI Express电源管理(PME)、高级错误报告(AER)、热插拔(HP)和虚拟通道(VC)的服务 驱动程序访问PCI Express端口的PCI配置空间。在所有情况下,访问的寄存器是相互独立的。这 个补丁假定所有的服务驱动程序都会表现良好,不会覆盖其他服务驱动程序的配置设置。

2.5.3. PCI配置寄存器

每个服务驱动都在自己的功能结构体上运行PCI配置操作,除了PCI Express功能结构体,其中根控制 寄存器和设备控制寄存器是在PME和AER之间共享。这个补丁假定所有的服务驱动都会表现良好,不会 覆盖其他服务驱动的配置设置。