PCI/PCIe配置空间

简介

一个PCI/PCIe设备的配置空间是给其他设备/RC暴露的接口,可以通过配置空间查看设备的一些能力集、状态等,也可以下发写配置命令来控制设备打开某些功能(设备必须支持才可以)

对于传统PCI设备的配置空间使用256个字节的大小,而PCIe在PCI的基础上扩展到了4K的大小,如下图所示


设备配置空间划分

也即PCIe完成兼容PCI的配置空间,都包含前256字节,只有0xFF之后的空间是PCIe设备独有的

PCI/PCIe公共配置空间头

公共配置空间头共占用64个字节,如下图:


配置空间头信息

PCI/PCIe设备能力集

PCI/PCIe兼容能力集

PCI/PCIe设备能力集存放在配置空间头之后的空间中(0x40开始的空间),但是每类设备、或者不同厂家的设备支持的能力集、存放的顺序不一样,怎么找到设备具体包含哪些能力以及都存放在什么位置呢?

规范中是通过一个链表来实现的,表头就存放在配置空间头信息的0x34位置(Capabilities Pointer),这个表头就指向第一个能力所在的位置,每一个能力集都的Capability Header包含两个内容:

  • 当前能力ID,bit[7:0]表示
  • 指向下一个能力的位置,bit[15:8]表示

注意:

  1. 此链表只能表示前256字节内部存放的能力集;256~4K的空间内存放PCIe扩展的能力集,具体的查找方式见下一节
    2.最后一个能力的“批向下一个能力的位置”为0表示此能力为链表中最后一个

以PM Cap为例,能力定义如下


PM能力前两个字节说明

一个实际的SSD磁盘的公共配置空间如下图所示:


一个SSD的前256字节配置空间

先读取0x34的值为0x40,表示第一个能力的位置,读取0x40的值表示当前能力的ID;读取0x41的值表示下一个能力的位置。。。

从图中看此SSD的基本能力集如下:


基本能力集信息

PCIe扩展能力集

如果是PCIe设备的话,还会有PCIe规范定义的扩展能力集,开始位置固定在0x100为第一个扩展能力,也是通过一个链表来表示(与基本能力集不在同一个链表),Capability Header中包含三个内容:

  • Capability ID,bit[15:0]表示
  • version,bit[19:16]表示
  • next Capability,bit[31:20]表示

以AER为例,Capability Header如下图


AER Capability Header

一个实际的SSD磁盘的配置空间如下图所示(4K太大,只截取到0x200):


前0x200字节的配置空间数据

读取0x100地址的前4字节为0x16820001,拆分之后为id=0x1,vs=0x2,next=0x168

从图中看此SSD的扩展能力集如下图所示:


一个SSD的扩展能力集

Capability Struct

每个能力在配置空间中存放的位置找到之后就要以根据此Capability定义的结构访问对应每个字段值即可,主要参考PCIe规范的第7章内容

在系统启动,或者可热插入设备插入时,对此设备进行枚举的过程中就可以按此方法访问设备的配置空间所提供的能力集

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