lspci指令詳解參考 https://blog.csdn.net/huangxuesi/article/details/69959679
一、PCI簡介
PCI是一種外設總線規範。我們先來看一下什麼是總線：總線是一種傳輸信号的路徑或信道。典型情況是，總線是連接配接于一個或多個導體的電氣連線，總 線上連接配接的所有裝置可在同一時間收到所有的傳輸内容。總線由電氣接口和程式設計接口組成。本文讨論Linux 下的裝置驅動，是以，重點關注程式設計接口。
PCI是Peripheral Component Interconnect（外圍裝置互聯）的簡稱，是普遍使用在桌面及更大型的計算機上的外 設總線。PCI架構被設計為ISA标準的替代品，它有三個主要目标：獲得在計算機和外設之間傳輸資料時更好的性能；盡可能的平台無關；簡化往系統中添加和 删除外設的工作。
二、PCI尋址
從現在開始，我想盡可能通過一些實際的例子來說明問題，而減少理論方面的問題的描述，因為，相關的理論的東西，可以在其它地方找到。
我們先來看一個例子，我的電腦裝有1G的RAM，1G以後的實體記憶體位址空間都是外部裝置IO在系統記憶體位址空間上的映射。 /proc/iomem描述了系統中所有的裝置I/O在記憶體位址空間上的映射。我們來看位址從1G開始的第一個裝置在/proc/iomem中是如何描述 的：
40000000-400003ff : 0000:00:1f.1
這是一個PCI裝置，40000000-400003ff是它所映射的記憶體位址空間，占據了記憶體位址空間的1024 bytes的位置，而 0000:00:1f.1則是一個PCI外設的位址,它以冒号和逗号分隔為4個部分，第一個16位表示域，第二個8位表示一個總線編号，第三個5位表示一 個裝置号，最後是3位，表示功能号。
因為PCI規範允許單個系統擁有高達256個總線，是以總線編号是8位。但對于大型系統而言，這是不夠的，是以，引入了域的概念，每個 PCI域可以擁有最多256個總線，每個總線上可支援32個裝置，是以裝置号是5位，而每個裝置上最多可有8種功能，是以功能号是3位。由此，我們可以得 出上述的PCI裝置的位址是0号域0号總線上的31号裝置上的1号功能。
那上述的這個PCI裝置到底是什麼呢？下面是我的電腦上的lspci指令的輸出：
00:00.0 Host bridge: Intel Corporation 82845 845 (Brookdale) Chipset Host Bridge (rev 04)
00:01.0 PCI bridge: Intel Corporation 82845 845 (Brookdale) Chipset AGP Bridge(rev 04)
00:1d.0 USB Controller: Intel Corporation 82801CA/CAM USB (Hub #1) (rev 02)
00:1d.1 USB Controller: Intel Corporation 82801CA/CAM USB (Hub #2) (rev 02)
00:1e.0 PCI bridge: Intel Corporation 82801 Mobile PCI Bridge (rev 42)
00:1f.0 ISA bridge: Intel Corporation 82801CAM ISA Bridge (LPC) (rev 02)
00:1f.1 IDE interface: Intel Corporation 82801CAM IDE U100 (rev 02)
00:1f.3 SMBus: Intel Corporation 82801CA/CAM SMBus Controller (rev 02)
00:1f.5 Multimedia audio controller:Intel Corporation 82801CA/CAM AC'97 Audio Controller (rev 02)
00:1f.6 Modem: Intel Corporation 82801CA/CAM AC'97 Modem Controller (rev 02)
01:00.0 VGA compatible controller: nVidia Corporation NV17 [GeForce4 420 Go](rev a3)
02:00.0 FireWire (IEEE 1394): VIA Technologies, Inc. IEEE 1394 Host Controller(rev 46)
02:01.0 Ethernet controller: Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL-8139/8139C/8139C+(rev 10)
02:04.0 CardBus bridge: O2 Micro, Inc. OZ6933 Cardbus Controller (rev 01)
02:04.1 CardBus bridge: O2 Micro, Inc. OZ6933 Cardbus Controller (rev 01)
lspci沒有标明域，但對于一台PC而言，一般隻有一個域，即0号域。通過這個輸出我們可以看到它是一個IDE interface。由上述的 輸出可以看到，我的電腦上共有3個PCI總線(0号，1号，2号）。在單個系統上，插入多個總線是通過橋（bridge)來完成的，橋是一種用來連接配接總線 的特殊PCI外設。是以，PCI系統的整體布局組織為樹型，我們可以通過上面的lspci輸出，來畫出我的電腦上的PCI系統的樹型結構：
00:00.0(主橋）--00:01.0(PCI橋）-----01:00:0(nVidia顯示卡）
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|---00:1d(USB控制器)--00:1d:0(USB1号控制器）
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| |--00:1d:1(USB2号控制器） |
|-00:1e:0(PCI橋)--02:00.0(IEEE1394)
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| |-02:01.0(8139網卡）
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| |-02:04(CardBus橋)-02:04.0(橋1）
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| |--02:04.1(橋2)
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|-00:1f(多功能闆卡)-00:1f:0(ISA橋）
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|--00:1f:1(IDE接口)
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|--00:1f:3(SMBus)
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|--00:1f:5(多媒體聲音控制器)
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|--00:1f:6(數據機)
由上圖可以得出，我的電腦上共有8個PCI裝置，其中0号總線上(主橋)上連有4個，1号總線上連有1個，2号總線上連有3個。00:1f是一個連有5個功能的多功能闆卡。
每一個PCI裝置都有它映射的記憶體位址空間和它的I/O區域，這點是比較容易了解的。除此之外，PCI裝置還有它的配置寄存器。有了配置寄存器， PCI的驅動程式就不需要探測就能通路裝置。配置寄存器的布局是标準化的，配置空間的4個位元組含有一個獨一無二的功能ID，是以，驅動程式可通過查詢外設 的特定 ID來識别其裝置。是以，PCI接口标準在ISA之上的主要創新在于配置位址空間。
前文已講過，PCI驅動程式不需要探測就能通路裝置，而這得益于配置位址空間。在系統引導階段，PCI硬體裝置保持未激活狀态，但每個PCI主機闆均配備有能夠處理PCI的固件，固件通過讀寫PCI控制器中的寄存器，提供了對裝置配置位址空間的通路。
配置位址空間的前64位元組是标準化的，它提供了廠商号，裝置号，版本号等資訊，唯一辨別一個PCI裝置。同時，它也提供了最多可多達6個的I/O 位址區域，每個區域可以是記憶體也可以是I/O位址。這幾個I/O位址區域是驅動程式找到裝置映射到記憶體和I/O空間的具體位置的唯一途徑。有了這兩點， PCI驅動程式就完成了相當于探測的功能。關于這64個位元組的配置空間的詳細情況，可參閱《Linux裝置驅動程式第三版》P306，不再詳述。
PCI裝置擁有256B的空間，用于存放配置寄存器。改空間是辨識PCI卡型号和性能的關鍵。我們可以檢視配置去的詳細情況
PCI寄存器是小端位元組序格式，以通過sysfs來檢視PCI的配置，如下指令，檢視指令和結果如下
對上圖進行解釋，前面兩位元組是廠家ID，表示生産廠家。PCI廠家ID在全球都是統一配置設定和管理的，在www.pcidatabase.com可以檢視。PCI配置空間含義如下
對應上上圖的輸出資訊，翻譯起來就是
廠家ID是0x1002,裝置ID是6778，裝置類型代碼是0300，基址寄存器是0x000c-0000
子廠家ID是174b,子裝置ID是d145,
配置空間中包含10位元組用于表示裝置類型的編碼。表示PCI橋裝置類編碼的第一個位元組是0x06,網絡裝置類編碼的第一個位元組是0x02,類編碼類型的定義見include/linux/pci_ids.h
PCI驅動程式向PCI子系統注冊其支援的廠家ID、裝置ID和裝置類編碼。使用插入的卡通過配置空間被識别後，PCI子系統把插入的卡和對應的驅動綁定
通路PCI
PCI裝置包括3個尋址空間：配置空間、IO端口和裝置記憶體。
配置區
核心為驅動程式提供6個可以調用的函數來通路PCI配置區：
pci_read_config_[byte|word|dword](struct pci_dev *pdev,int offset,int *value);
pci_write_config_[byte|word|dword](struct pci_dev *pdev,int offset,int *value);
在參數清單中，strutc pci_dev是PCI裝置結構體，offset是想通路的配置空間中的位元組位置。對讀函數來講，value是資料緩沖區的指針；對寫函數來講，value放的是準備寫的資料。
看看下面的例子。
要得到配置設定給某卡功能的中斷号，進行如下操作
unsigend char_irq;
pci_read_config_byte(pdev,PCI_INTERRUPT_LINE,&irq);
按照PCI規定說明，PCI配置空間偏移量位址60處存放卡的IRQ号，配置空間的偏移位址都在檔案include/linux/pci_regs.h中有詳細定義，是以一般用到PCI_INTERRUPT_LINE 表示偏移位址。于此類似，要想讀PCI狀态寄存器(配置空間偏移6處)，進行如下操作：
unsigned short status; pci_read_config_word(pdev,PCI_STATUS,&status);
配置去開頭的64B是規範了的。其他地方由裝置生産廠家按照自己的意思定義。
比如說我們使用的Xircom卡，在64B偏移處的4個位元組用于電源管理的目的，為了禁止電灌管理功能，Xircom CardBus驅動程式在實作檔案drivers/net/tulip/xircom_cb.c裡進行如下操作：
#define PCI_POWERMGMT 0x40
pci_write_config_dword(pdev,PCI_POWERMGMT,0x0000);
IO和記憶體
PCI卡有6個IO或記憶體區域，I/O區域包括寄存器，記憶體區域存放資料。例如：視訊卡的I/0區域包含控制寄存器，記憶體區域映射緩沖。但并不是所有的卡都有可尋址的記憶體區域。
I/O和記憶體區域的功能和硬體有關系，在裝置手冊中可以查到。
像配置區一樣，核心提供一系列的輔助函數，可以用來操作PCI裝置的/O和記憶體區域
Unsigned long pci_resource_[start|len|end|flag](struct pci_dev *pdev,int bar);為操作I/O區域。如PCI視訊卡裝置控制寄存器，驅動程式要完成以下事件
（1）從配置區相應基址寄存器裡得到I/O區域的基址：
unsigned long io_base = pci_resource_start(pdev,bar);
這裡假定裝置控制寄存器被映射到由變量bar關聯的I/O區域，bar值的變化範圍是0-5。
（2）用核心的request_region（）正常機制獲得這個I/O區域，并标明它對應的裝置：
request_region(io_base，length,”my_driver”);
通過調用request_region（）申請I/O位址後，裝置驅動程式在申請的I/O位址中操作運作。此機制確定其他程式不能申請此區域，直至用過調用release_region()釋放占用的區域。
lenth用于控制寄存器空間的大小，my_driver表示這個區域的使用者。在檔案/proc/ioports中的my_driver對應的文本行裡可以看到這片I/O區域。也可以使用drivers/pci/pci.c檔案中定義的封裝函數pci_request_region（）申請I/O端口
（3）用寄存器手冊上的偏移位址加上（1）得到的基址，然後用inb()和outb()函數來通路這些寄存器
Read函數
Register_data = inl(io_base+REGISTER_OFFSET);
write函數
Outl(register_data,io_base+REGISTER_OFFSET)
為了能夠操作PCI裝置的記憶體區域，按照下面步驟進行
（1）獲得基址、記憶體區域長度以及記憶體相關标志
Unsigned long mmio_base=pci_resource_start(pdev,bar)
Unsigned long mmio_length=pci_resource_length(pdev,bar)
Unsigned long mmio_flags=pci_resource_flags(pdev,bar)
這裡假定裝置記憶體區域被映射到基址寄存器bar
(2)用核心的request_men_region（）正常機制标記這片記憶體區的擁有者
Request_men_region(mmio_base,mmio_length,”my_driver”);
用前面提到的封裝函數pci_request_region（）也可以
（3）讓CPU通路第（1）步獲得的裝置記憶體。為防止發生意外，某些記憶體空間（如包含寄存器的地方）設定成不讓CPU可預取或不可啟用高速緩存。對于其他裝置（如本例中提到的區域），CPU 可以啟用高速緩存。根據記憶體區域的通路标志，使用合适的函數可以得到與映射區域相對應的核心虛拟位址
Viod __iomen *buffer;
If(flages & IORESOURCE_CACHEABLE)
{
Buffer=ioremap(mmio_base,mmio_length);
}
Else
{
Buffer = ioremap_nocache(mmio_base,mmio_length);
}
為了安全起見并避免執行前述的檢查，使用lib/iomap.c定義的函數pci_iomap()代替
Buffer=pci_iomap(pdev,bar,mmio_length)
DMA緩沖區是DMA傳送時用做源端位址或者目的位址的記憶體區。如果總線接口能通路的位址受限，将會影響DMA緩沖區的大小。是以，用于24位總線（如ISA）的DMA緩沖區隻占系統記憶體底部的16MB。稱為ZONE_DMA。PCI總線預設為32位，是以在32的平台下一般不會碰到這種限制。可以用下面的函數告訴核心系統中可用作DMA緩沖區的位址的特殊要求：
dma_set_mask(struct device *dev,u64 mask);
如果這個函數傳回成功，就可以在mask指定的位址範圍内進行DMA操作。如e1000PCI-X吉位以太網驅動程式（drivers/net/e1000/e1000-main.c）裡：
If(!(err = pci_set_dma_mask(pdev,DMA_64)))
{
Pci_using_dac =1
}
Else
{
If((err =pci_set_dma_mask(pdev,DMA_32BIT_MASK)))
{
E1000_ERR(“No usable DMA configuration,aborting\n”);
Return err;
}
Pci_using_dac=0;
}
I/O裝置從總線控制器或IOMMU（I/O Memory Unit,I/O記憶體管理單元）的角度看待DMA緩沖區。是以，I/O裝置需要的是DMA緩沖區的總線位址，而不是實體位址或者核心虛拟位址。如果你想告訴PCI卡DMA緩沖區的位址資訊，必須讓PCI卡知道DMA緩沖區的總線位址。總線位址的類型是dma_addr_t，在檔案include/asm-your-arch/types.h裡有定義
DMA還有幾個概念要了解，一個是回彈緩沖區。回彈緩沖區駐留在可作為DMA緩沖區的記憶體區域裡，在DMA請求的源或目的位址沒有DMA功能的記憶體區域時，它可以作為臨時記憶體區存放資料。例如，用DMA方式從32位PCI外圍裝置向位址高于4GB的目标傳送資料時，如果沒有IOMMU單元，就需要用到回彈緩沖區了。資料先暫時存放在回彈緩沖區，再複制到目标位址。第二個概念頗具DMA的特色：分散、聚集。當要傳輸的資料分布在不連續的記憶體上時，分散/聚集能對這些不連續緩沖區的資料進行一次性發送，反過來，DMA也能把資料從卡正确地傳送到位址不連續的緩沖區中。分散/聚集通過減少重複的DMA傳送請求來提高效率。
核心提供有用的API函數來屏蔽配置DMA的細節。如果你是在給支援總線管理的PCI卡（大多數PCI卡都支援）寫驅動程式，這些API會更簡單。PCI DMA函數基本上就是封裝DMA的通用服務函數，在include/asm/-genetic/pci-dma-compat.h檔案中有定義。本章中我們隻用PCI的DMA API。
核心為PCI驅動程式提供了兩類DMA服務
（1）一緻性DMA通路方法。這些程式保證DMA傳送資料的一緻性。如果PCI裝置和CPU都有可能幹預DMA緩沖區，保證資料的一緻性是很重要的，這時要用一緻性API函數。它是性能上的一個折中。要得到能保證資料一緻性的DMA緩沖區，用下面的API函數
Void *pci_alloc_consistent(strcuct pci_dev *pdev,size_t size,dma_addr_t *dma_handle);
這個函數配置設定一個DMA緩沖區，生成它的總線位址，并傳回相關的核心虛拟位址。前面兩個參數是PCI裝置結構體和DMA緩沖區的位元組大小，第三個參數（dma-handle）是指向總線位址的指針，由函數調用産生。下面的代碼片段配置設定和釋放一個一緻性DMA緩沖區
Void *vaddr = pci_alloc_consistent(pdev,size,&dma_handle)
Pci_free_consistent(pdev,size,vaddr,dma_handle);
(2)流式DMA通路函數。這些API不保證資料的一緻性，是以速度更快。它們在不太需要CPU和I/O裝置共享DMA緩沖區的時候比較有用。當裝置存儲的流式緩沖區被映射以便被裝置通路後，驅動程式要明确得去映射（或同步）流式緩沖區，之後CPU才可以可靠地操作該緩沖區。流式通路有兩類函數：pci_[map|unmap|dma_sync]_single()和pci_[map |unmap|dma_sync]_sg().
第一組函數可以映射、去映射以及同步一個預先配置設定的單一DMA緩沖區。Pci_map_single（）的原型如下
Dma_addr_t pci_map_single(struct pci_dev *pdev,void *ptr,size_t size,int direction);
前三個參數分别表示PCI裝置結構體，預先配置設定的DMA緩沖區虛拟核心位址和緩沖區的位元組數。第四個參數取下面幾個值:PCI_DMA_BIDIRECTION、PCI_DMA_TODEVICE、PCI_DMA_FROMDEVICE和PCI_DMA_NONE,從名字上就很容易看出這些變量的含義。但是使用第一個選項（PCI_DMA_BIDIRECTION）的代價比較大，最後一個選項是在調試的時候使用。
第二組函數映射、去映射并且同步一個分散/聚集的DMA緩沖區鍊。Pci_map_sg（）的原型如下：
Int pci_map_sg(struct pci_dev *pdev,struct scatterlist *sgl,int num_entries,int direction);
第二個參數是sruct scatterlist表示分散記憶體的連結清單，在include/asm-your-arch/scatterlist.h
裡面定義。Num_entries變量表示分散記憶體的連結清單入口函數。第一和最後一個參數的意思跟pci_map_single()函數裡的參數是一樣的。
下面，我們來看一下8139too網卡裝置的配置空間的詳細情況。在2.6核心的系統中，可以在目錄/sys/bus/pci/drivers/ 下看到很多以PCI裝置名命名的目錄，但不是說這些裝置都存在于你的系統中。我們進入8139too目錄，其中有一個以它的裝置位址0000:02: 01.0命名的目錄。在這個目錄下可以找到該網卡裝置相關的很多資訊。其中resource記錄了它的6個I/O位址區域。内容如下：
0x0000000000003400 0x00000000000034ff 0x0000000000000101
0x00000000e0000800 0x00000000e00008ff 0x0000000000000200
0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x0000000000000000
0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x0000000000000000
0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x0000000000000000
0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x0000000000000000
0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x0000000000000000
由該檔案可以看出，8139too裝置使用了兩個I/O位址區域，第一個是它映射的I/O端口範圍，第二個是它映射的記憶體位址空間。關于這兩個值可以在/proc/iomem和/proc/ioport中得到驗證。
-[0000:00]-+-00.0
+-02.0
+-1d.0
+-1d.1
+-1d.2
+-1d.7
+-1e.0-[0000:01]--+-02.0
| /-05.0
+-1f.0
+-1f.1
+-1f.3
/-1f.5
00:00.0 Host bridge: Intel Corporation 82845G/GL[Brookdale-G]/GE/PE DRAM Controller/Host-Hub Interface (rev 03)
00:02.0 VGA compatible controller: Intel Corporation 82845G/GL[Brookdale-G]/GE Chipset Integrated Graphics Device (rev 03)
00:1d.0 USB Controller: Intel Corporation 82801DB/DBL/DBM (ICH4/ICH4-L/ICH4-M) USB UHCI Controller #1 (rev 02)
00:1d.1 USB Controller: Intel Corporation 82801DB/DBL/DBM (ICH4/ICH4-L/ICH4-M) USB UHCI Controller #2 (rev 02)
00:1d.2 USB Controller: Intel Corporation 82801DB/DBL/DBM (ICH4/ICH4-L/ICH4-M) USB UHCI Controller #3 (rev 02)
00:1d.7 USB Controller: Intel Corporation 82801DB/DBM (ICH4/ICH4-M) USB2 EHCI Controller (rev 02)
00:1e.0 PCI bridge: Intel Corporation 82801 PCI Bridge (rev 82)
00:1f.0 ISA bridge: Intel Corporation 82801DB/DBL (ICH4/ICH4-L) LPC Interface Bridge (rev 02)
(LPC Hub 控制器 1 )
00:1f.1 IDE interface: Intel Corporation 82801DB (ICH4) IDE Controller (rev 02)
00:1f.3 SMBus: Intel Corporation 82801DB/DBL/DBM (ICH4/ICH4-L/ICH4-M) SMBus Controller (rev 02)
00:1f.5 Multimedia audio controller: Intel Corporation 82801DB/DBL/DBM (ICH4/ICH4-L/ICH4-M) AC'97 Audio Controller (rev 02)
01:02.0 Communication controller: Conexant HSF 56k HSFi Modem (rev 01)
01:05.0 Ethernet controller: Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL-8139/8139C/8139C+ (rev 10)
轉載自：http://blog.chinaunix.net/uid-7374279-id-5765122.html 及https://blog.csdn.net/fight_onlyfor_you/article/details/76718741