5.1 先驗知識

驅動模型：Linux建立了一個統一的設備模型，分別采用總線、設備、驅動三者進行抽象，其中設備和驅動均掛載在總線上面，當有新的設備注冊或者新的驅動注冊的時候，總線會進行匹配操作(match函數)，當發現驅動和設備能進行匹配的時候，就會執行probe函數的操作

對于PCI：PCI設備，PCI總線和PC驅動的創建，PCI設備和PCI驅動掛接在PCI總線上面

對于PCIe的控制器，遵循設備，總線，驅動的匹配模型，這里的總線是由虛擬總線platform總線來替代，相應的設備和驅動分別為platform_device和platform_driver;

5.2 PCIe驅動程序的實現

5.2.1 Linux PCI的初始化過程

Linux PCI初始化的主要工作是遍歷當前處理器系統中的所有PCI總線樹，并且初始化PCI總線樹上面的全部設備，包括PCI橋和PCI Agent設備。在Linux系統中，多次使用DFS算法對PCI總線樹進行遍歷查找，并分配相關的PCI總線號與PCI總線地址資源。

*參考博客：*【原創】Linux PCI驅動框架分析（三） - LoyenWang - 博客園

1.設備樹

設備樹用于描述硬件的信息，包含節點各類屬性，在dts文件中定義，最終編譯為dtb文件加載到內存中

內核會在啟動過程中解析dtb文件，解析為device_node描述的Device Tree;

根據device_node節點，創建platform_device結構，并最終注冊進系統，這個也就是PCIe設備的創建過程。

2.probe流程

系統會根據dtb文件創建對應的platform_device并進行注冊；

當驅動與設備通過compatible字段匹配上后，會調用probe函數，也就是nwl_pcie_probe；

看一下nwl_pcie_probe函數：

通常probe函數都是進行一些初始化操作和注冊操作：

1. 初始化包括：數據結構的初始化以及設備的初始化等，設備的初始化則需要獲取硬件的信息（比如寄存器基地址，長度，中斷號等），這些信息都是從DTS獲取

2. 注冊操作主要是包含中斷處理函數的注冊，以及通常的設備文件注冊等。

針對PCI控制器的驅動，核心的流程是需要分配并且初始化一個*pci_host_bridge*結構，最終通過這個*bridge*去枚舉PCI總線上的所有設備；

*devm_pci_alloc_host_bridge*:分配并且初始化一個基礎的pci_host_bridge結構

*nwl_pcie_parse_dt*:獲取DTS中的寄存器信息以及中斷信息，并且通過*irq_set_chained_handler_and_data*設置intx中斷號對應的中斷處理函數，該處理函數用于中斷的級聯；

*nwl_pcie_bridge_init*:硬件的Controller一堆設置，這部分需要查閱Spec，了解硬件工作細節。此外，通過*devm_request_irq*注冊misc中斷號對應的中斷處理函數，該處理函數，該處理函數用于控制器自身狀態的處理；

*pci_parse_request_of_pci_ranges*:用于解析PCI總線的總線范圍和總線上的地址范圍，也就是CPU可以看到的地址區域

*nwl_pcie_init_irq_domain*和*mwl_pcie_enable_msi*與中斷級聯相關

pci_scan_root_bus_bridge:對總線上的設備進行*掃描枚舉*，(枚舉具體介紹：【原創】Linux PCI驅動框架分析（二） - LoyenWang - 博客園)bridge結構體中的pci_ops字段，用于指向PCI的讀寫操作函數集，當具體掃描到設備要讀寫的配置空間的時候，調用的就是這個函數，由具體的Controller驅動實現

3.中斷處理

PCIe控制器，通過PCIe總線連接各種設備，因此它本身充當一個中斷控制器，級聯到上一層的中斷控制器(比如GIC)，如下圖：

PCIe總線支持兩種中斷的處理方式:

1. Legacy Interrupt：總線提供INTA#,INTB#,INTC#,INTD#四根中斷信號，PCI設備借助這四根信號使用電平觸發方式提交中斷請求；

2. MSI(Message Signaled Interrupt)Interrupt:基于消息機制的中斷，也就是往一個指定地址寫入特定消息，從而觸發一個中斷；

針對兩種處理方式，NWL PCIe驅動中，實現了兩個irq_chip，也就是兩種方式的中斷控制器：

irq_domain對應一個中斷控制器（irq_chip），*irq_domain負責將硬件中斷號映射到虛擬中斷號上面*；

再來看一下nwl_pcie_enable_msi函數：

在該函數中主要完成的工作就是設置級聯的中斷處理函數，級聯的中斷處理函數中最終回去調用具體設備的中斷處理函數；

總結，作為兩種不同的中斷處理方式，套路都是一樣的，均為創建irq_chip中斷控制器，為該中斷控制器添加irq_domain,具體設備的中斷響應流程如下：

1）設備連接在PCI總線上面，觸發中斷的時候，通過PCIe控制器充當的中斷控制器路由到上一級控制器，最終路由到CPU；

2）CPU在處理PCIe控制器的中斷時，調用它的中斷處理函數，也就是上文中提到過的new_pcie_leg_handler,nwl_pcie_msi_handler_high,和nwl_pcie_leg_handler_low;

3）在級聯的中斷處理函數中，調用chained_irq_enter進入中斷級聯處理；

4）調用irq_find_mapping找到具體的PCIe設備的中斷號；

5）調用generic_handle_irq觸發具體的PCIe設備的中斷處理函數執行；

6）調用chained_irq_exit退出中斷級聯的處理

4.總結

各類的驅動，大體都是硬件初始化配置，資源申請注冊，核心時處理和硬件的交互(一般就是中斷的處理)，如果需要用戶來進行交互，則還需要注冊設備文件，實現一堆file_operation操作函數集。

PCI驅動程序實現關鍵數據結構

PCI設備有三種地址空間：

PCI的I/O空間

PCI的存儲空間

PCI的配置空間。

CPU可以訪問PCI設備上的所有地址空間，其中I/O空間和存儲空間提供給設備驅動程序使用，而配置空間則由Linux內核中的PCI初始化代碼使用。內核在啟動時負責對所有的PCI設備進行初始化，配置好所有的PCI設備，包括中斷號以及I/O基址，并在文件 /proc/pci中列出所有找到的PCI設備，以及這些設備的參數和屬性