PCI設備中，除了配置空間外，還有兩個物理空間：內(nèi)存空間和I/O空間。為了訪問這兩個地址空間，就必須使用基址寄存器。頭標類型0中涉及3種基址寄存器：內(nèi)存空間基址寄存器、I/O空間基址寄存器和擴展ROM基址寄存器。

PCI設備可以在地址空間中浮動是PCI局部總線中最重要的功能之一。它能夠簡化設備的配置過程。在系統(tǒng)上電時，與設備無關的系統(tǒng)軟件必須確定有哪些設備存在，同時建立一個統(tǒng)一的地址映射關系，并確定一個設備是否有擴展ROM。

1.   地址映射

加電軟件在引導操作系統(tǒng)之前必須建立一個統(tǒng)一的地址映射。也就是說，必須確定在系統(tǒng)中有多少存儲器以及系統(tǒng)中的I/O控制器要求多少地址空間。當這些信息確定之后，加電軟件便可以把I/O控制器映射到合理的地址空間并引導系統(tǒng)。為了使這種映射能夠做到與響應的設備無關，從而在配置空間的頭標區(qū)中安排了一個供映射時使用的基址寄存器。

在所有的基址寄存器中，位0均為只讀位并且用來決定能夠是存儲器空間還是I/O空間。如果該位為0，則表示映射到存儲器空間；若為1則表示映射到I/O地址空間。

2.   存儲器基地址寄存器

映射到存儲器空間的基址寄存器可以是32位寬度，也可以是64位寬度（支持映射到一個64位地址空間時）（如圖6）。

圖6  32/64存儲器基地址寄存器格式

其中位0要用硬件方法使其恒為0。而位2和位1兩位用來表示映射類型，具體如下：

至于位3，若數(shù)據(jù)是可預取的，就應將它置為1，否則清0。該寄存器的區(qū)域各位用來將一設備映射到存儲器空間。

基地址寄存器中用于32位存儲器譯碼器的位【31：：4】和用于64位存儲器譯碼器的位【63：：4】稱為基地址單元。它的作用是：確定與譯碼器相關的存儲器的大小；給譯碼器分配地址。如果存儲器設備需要小于4K的存儲空間，規(guī)范建議存儲器范圍強行設為4KB。

3.   I/O基地址寄存器

映射到I/O空間的基址寄存器寬度總是32位（如圖7）：

圖7  I/O基地址寄存器格式

其中位0值為1（用硬件實現(xiàn)的），位1為保留位并且其讀出值必須為0，其余各位用來把設備映射到I/O空間。

當基地址寄存器位0的返回值為1時，表示這是一個I/O譯碼器，而不是存儲器譯碼器，位1保留并總是返回0，【31：：2】是基地址單元，并用于確定需要的I/O塊容量，設置它的起始地址。

規(guī)范要求映射它的控制寄存器組到I/O空間的 設備不必請求每個I/O基地址寄存器超過256個單元。

4.   確定塊容量和分配地址范圍

要確定存儲器的容量或I/O空間大小可以通過簡單地向基地址寄存器寫入全“1”并回讀來確定。若返回一個是0值，則表示未實現(xiàn)基地址寄存器；如果讀回地值為非0，則編程人員通過從基地址單元的最低有效位向上掃描返回值以找到第一個被成功置“1”的位來確定所需存儲器的容量或I/0空間的大小。假設寄存器的位0是一個加權(quán)二進制1，那么位1的值就是2，位2的值就是4，依此類推。這樣，在基地址單元中第一個發(fā)現(xiàn)的1所對應的加權(quán)二進制值便是所需的空間數(shù)。這也是寄存器的第一個可讀/可寫位，在它之上的所有位鈞定義為可讀/可寫位。這個信息發(fā)現(xiàn)后，程序?qū)?/SPAN>32/64位存儲器起始地址或32位I/O地址寫入基地址寄存器中。

5.   擴展ROM基地址寄存器

有些PCI設備，尤其是那些準備用于PC結(jié)構(gòu)擴展板上的設備，需要EPROM作為擴展ROM。為此，在配置空間偏移地址30H處開始定義了四個字節(jié)的寄存器，用來處理這個擴展ROM的基地址和大小。(如圖8)

圖8 擴展ROM基地址寄存器格式

該寄存器和32位基地址寄存器相比，除了位的編碼和用途不同之外，其它功能完全相似。它的高21位對應于擴展ROM基地址的高21位。一個設備實際實現(xiàn)的位數(shù)取決于該設備要求多大的地址空間。例如，一個設備要求它的擴展ROM映射到一64KB存儲區(qū)域時，它就應該實現(xiàn)此寄存器的高16位，其它5位用硬件方法使它們恒為0。凡是支持擴展ROM的設備必須實現(xiàn)這個寄存器。

與設備無關的配置軟件通過對擴展ROM基址寄存器的地址位上寫入全“1”，然后再讀回以確定設備要求多大的地址范圍。所有的無關位上都返回0，從而有效地指出了地址邊界，也就知道了設備要求的這一塊地址空間的大小。一個設備要求的地址空間范圍不能超過16MB。

這個寄存器的位0用來控制相應的設備是否能夠接受對其擴展ROM的訪問。當該位為0時，禁止訪問設備的擴展ROM地址空間；當該位為1時，允許將本寄存器的其它位作為參數(shù)進行地址譯碼。命令寄存器中的存儲器空間位優(yōu)先于擴展ROM的使能位，但是，如果存儲器空間位和擴展ROM的的使能位同時為1時，設備就必須響應對其擴展ROM的訪問。擴展ROM的使能位在復位后應該為0。

七.PCI拓撲結(jié)構(gòu)
PCI拓撲結(jié)構(gòu)，有如下例子



    在上圖的總線結(jié)構(gòu)中，ethernet設備和pci-pci bridge的資源空間必須要是pci bus0的一個子集
    同理，SCSI和VIDEO同類型資源必須要是pci_bus1的子集。
    CPU訪問PCI的過程是這樣的(只有一個根總線和pci-pci bridge過濾窗口功能打開的情況):
    1.cpu向pci發(fā)出一個I/O請求。
    首先經(jīng)過根總線.它會判斷是否在它的資源范圍內(nèi).如果在它的范圍,它就會丟向總線所在的每一個設備.包括pci bridge. 如果沒有在根總線的資源范圍,則不會處理這個請求.
    2.如果pci設備判斷該地址屬于它的資源范圍,則處理后發(fā)出應答
    3.pci bridge接收到這個請求,它會判斷I/O地址是否在它的資源范圍內(nèi).如果在它的范圍,它會把它丟到它的下層子線.
    4.下層總線經(jīng)過經(jīng)過相同的處理后,就會找到這個PCI設備了
    一個PCI設備訪問其它PCI設備或者其它外設的過程:
    1.首先這個PCI發(fā)出一個請求,這個請求會在總線上廣播
    2.如果要請求的設備是在同級總線,就會產(chǎn)生應答
    3.請求的設備不是在同層總線,就會進行pci bridge.pci橋判斷該請求不在它的范圍內(nèi)(目的地不是它下層的設備),就會將它丟向上層.
    4.這樣輾轉(zhuǎn)之后,就能找到對應的設備了

八.PCI枚舉過程
通過PCI枚舉，CPU知道當前系統(tǒng)上有多少PCI設備，多少根PCI總線，PCI配置空間初始化。
    PCI 總線掃描的原理是從總線 0 掃描到總線 255，對于每條總線，系統(tǒng)都會掃描所有（總線號，設備號，功能號），讀出每個設備配置空間的Device ID和Vendor ID寄存器，如果這兩個寄存器的值是個無效值（0xFFFF），則說明當前位置上沒有設備，接著掃描下一個位置。
    如果是有效值（非0xFFFF），當前位置是個有效的 PCI 設備/橋。進而再讀取該設備的 Header Type 寄存器，如果該寄存器為 1，則表示當前設備是 PCI 橋，否則是 PCI 設備。
Register Number：配置空間寄存器偏移量
Function Number：多功能設備有多個功能號
Device Number：設備編號
Bus Number：總線編號

對所有 PCI 總線進行編號
    PCI 橋如何知道它所連接的 PCI 總線情況呢？這就需要對 PCI 橋進行總線編號。前面介紹過 PCI 橋提供了 Primary Bus Number、Secondary Bus Number 和 Subordinate Bus Number 三個寄存器用于標志該橋所連接的 PCI 總線，下面通過一個示例來說明內(nèi)核對于 PCI 總線是如何進行編號的。

1.系統(tǒng)運行初始，Bus A 為 0，通過上面的 PCI 總線掃描得到連接在 Bus A 上的 PCI 橋（即圖中Bridge 1）
2.下面開始設置 Bridge 1 的 Bus 寄存器。將 Primary Bus Number 寄存器設置成 Bus A 的編號，即 0。將 Secondary Bus Number 寄存器設置成 Bus B 的編號，它的值等于（Bus A + 1），也就是 1。由于暫時無法知道該橋所能訪問的所有下行總線數(shù)目，Subordinate Bus Number 寄存器暫時設置成 0xFF。
3.當掃描完所有 Bus A 上所有（設備號，功能號）后，開始掃描 Bus B，Bus B 的編號在掃描完 Bus A 后已經(jīng)得到，為 1。Bus B 的掃描方法同步驟（1），先掃描出 Bus B 上的 PCI 橋（即圖中的 Bridge 2），然后配置 Primary Bus Number 寄存器為 1，Secondary Bus Number 寄存器為 2，而 Subordinate Bus Number 寄存器依然為 0xFF。
4.Bus B 掃描完后得到 Bus C 的編號，為2。下面開始掃描 Bus C，因為 Bus C 上沒有 PCI 橋，于是在掃描完其它（設備號，功能號）后，Bus C 的掃描結(jié)束。
5.由于 Bridge 2 所能訪問到的最大 Bus 編號是 2，因此重新設置 Bridge 2 的 Subordinate Bus Number 寄存器為 2。
6.由于 Bridge 1 所能訪問到的最大 Bus 編號也是 2，因此重新設置 Bridge 1 的 Subordinate Bus Number 寄存器為 2。
7.總線編號結(jié)束。

九.Linux內(nèi)核PCI數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
內(nèi)核（linux-2.6.24） 提供了三類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用以描述 PCI 控制器、PCI 設備以及 PCI 總線。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關系如下所示

PCI 控制器 用 pci_controller 結(jié)構(gòu)來描述，它有以下幾個主要的屬性：
index：該屬性標志 PCI 控制器的編號。
next：該屬性指向下一個 PCI 控制器，通過 next 屬性，PCI 控制器可以形成一個單向鏈表。
first_busno：該屬性標志了連接在該控制器上第一條總線的編號。
last_busno：該屬性標志了連接在該控制器上最后一條總線的編號。
ops：該屬性標志了當前 PCI 控制器所對應的 PCI 配制空間讀寫操作函數(shù)。
io_space：該屬性標志了當前 PCI 控制器所支持的 IO 地址空間。
mem_space：該屬性標志了當前 PCI 控制器所支持的 Memory 地址區(qū)間。
cfg_addr：該屬性標志了當前 PCI 控制器發(fā)起 Configuration 訪問方式時所需要寫入的地址空間。
cfg_data：該屬性標志了當前 PCI 控制器發(fā)起 Configuration 訪問方式時所需要讀寫的數(shù)據(jù)空間。
bus：該屬性標志了當前 PCI 控制器所連接的 PCI 總線，它對應的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是 pci_bus。
PCI 總線 用 pci_bus 結(jié)構(gòu)來描述，它有以下幾個主要的屬性：
parent：可通過該屬性索引到上層 PCI 總線。
self：該屬性標志了連接的上行 PCI 橋（對應的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是 pci_dev）。
children：該屬性標志了總線連接的所有 PCI 子總線鏈表。
devices：該屬性標志了總線連接的所有 PCI 設備鏈表。
ops：該屬性標志了總線上所有 PCI 設備的配制空間讀寫操作函數(shù)。
number：該屬性標志了當前 PCI 總線的編號。
primary：該屬性標志了 PCI 上行總線編號。
secondary：該屬性標志了 PCI 下行總線編號。
subordinate：該屬性標志了能夠訪問到的最大總線編號。
resource：該屬性標志了 Memory/IO 地址空間。
PCI 設備 用 pci_dev 結(jié)構(gòu)來描述，它有以下幾個主要的屬性：
global_list：Linux 定義了一個全局列表來索引所有PCI 設備，該屬性標志了這個全局列表的首指針。
bus：該屬性標志了當前設備所在的 PCI 總線（對應的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是 pci_bus）。
devfn：該屬性標志了設備編號和功能編號。
vendor：該屬性標志了供應商編號。
device：該屬性標志了設備編號。
driver：該屬性標志了設備對應的驅(qū)動代碼（對應的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是 pci_driver）。
irq：該屬性標志了中斷號。
resource：該屬性標志了 Memory/IO 地址區(qū)間。
當 Linux 內(nèi)核在做 PCI 初始化工作時，它會根據(jù)建立一個由 pci_controller、pci_bus 和 pci_dev 三者組成的一個組織結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)這個結(jié)構(gòu)，軟件開發(fā)者可以很方便的通過 PCI 控制器索引到每個 PCI 設備或者 PCI 總線。

  十.linux的PCI子系統(tǒng)初始化流程
第一步：Linux分配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)pci_contoller，并初始化，包括PCI的mem/io空間范圍和訪問PCI配置空間所需的handler。
第二步：PCI設備的枚舉：掃描系統(tǒng)上所有PCI設備，初始化它們的配置空間。（硬件上的初始化）
第三步：用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將PCI設備信息聯(lián)系起來，構(gòu)建PCI樹。（軟件上的初始化）
第四步：加載PCI設備驅(qū)動。
1 初始化PCI控制器
pci_controller結(jié)構(gòu)是內(nèi)核描述PCI子系統(tǒng)信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，里面定義了可供PCI設備使用的mem資源和io資源的范圍，訪問pci設備配置空間的handler等等。
函數(shù)調(diào)用關系：

2 PCI枚舉過程
目前為止，內(nèi)核只知道PCI子系統(tǒng)總的mem資源和io資源地址范圍。
接下來，內(nèi)核需要掃描所有PCI設備，把這些資源分配給PCI設備，具體方法參考前面講的PCI枚舉過程。
內(nèi)核分配mem資源時是從高地址開始分配的。

    注意：執(zhí)行完 pciauto_bus_scan后，所有pci設備(包括橋)的配置空間都已經(jīng)傻瓜式的簡單初始化
      但這些橋和設備還沒有通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織起來，這些工作要在第四步 pcibios_init里來完成
3 創(chuàng)建PCI樹
上面說了，PCI設備配置空間都初始化差不多了，但是PCI設備還沒有通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織起來。   

pci_dev->resouce[]中保存的才是cpu internal address(EA),可以對這些地址進行用ioremap，在驅(qū)動程序?qū)ar所指位置讀寫的時候一定要用這       
    （2）給PCI設備分配IRQ號

4 加載PCI設備驅(qū)動
以e1000 PCI 網(wǎng)卡 82546GB為例，講解一個PCI驅(qū)動的加載過程
驅(qū)動里有如下代碼：