5.1 先验知识

驱动模型：Linux建立了一个统一的设备模型，分别采用总线、设备、驱动三者进行抽象，其中设备和驱动均挂载在总线上面，当有新的设备注册或者新的驱动注册的时候，总线会进行匹配操作(match函数)，当发现驱动和设备能进行匹配的时候，就会执行probe函数的操作

对于PCI：PCI设备，PCI总线和PC驱动的创建，PCI设备和PCI驱动挂接在PCI总线上面

对于PCIe的控制器，遵循设备，总线，驱动的匹配模型，这里的总线是由虚拟总线platform总线来替代，相应的设备和驱动分别为platform_device和platform_driver;

5.2 PCIe驱动程序的实现

5.2.1 Linux PCI的初始化过程

Linux PCI初始化的主要工作是遍历当前处理器系统中的所有PCI总线树，并且初始化PCI总线树上面的全部设备，包括PCI桥和PCI Agent设备。在Linux系统中，多次使用DFS算法对PCI总线树进行遍历查找，并分配相关的PCI总线号与PCI总线地址资源。

*参考博客：*【原创】Linux PCI驱动框架分析（三） - LoyenWang - 博客园

1.设备树

设备树用于描述硬件的信息，包含节点各类属性，在dts文件中定义，最终编译为dtb文件加载到内存中

内核会在启动过程中解析dtb文件，解析为device_node描述的Device Tree;

根据device_node节点，创建platform_device结构，并最终注册进系统，这个也就是PCIe设备的创建过程。

2.probe流程

系统会根据dtb文件创建对应的platform_device并进行注册；

当驱动与设备通过compatible字段匹配上后，会调用probe函数，也就是nwl_pcie_probe；

看一下nwl_pcie_probe函数：

通常probe函数都是进行一些初始化操作和注册操作：

1. 初始化包括：数据结构的初始化以及设备的初始化等，设备的初始化则需要获取硬件的信息（比如寄存器基地址，长度，中断号等），这些信息都是从DTS获取

2. 注册操作主要是包含中断处理函数的注册，以及通常的设备文件注册等。

针对PCI控制器的驱动，核心的流程是需要分配并且初始化一个*pci_host_bridge*结构，最终通过这个*bridge*去枚举PCI总线上的所有设备；

*devm_pci_alloc_host_bridge*:分配并且初始化一个基础的pci_host_bridge结构

*nwl_pcie_parse_dt*:获取DTS中的寄存器信息以及中断信息，并且通过*irq_set_chained_handler_and_data*设置intx中断号对应的中断处理函数，该处理函数用于中断的级联；

*nwl_pcie_bridge_init*:硬件的Controller一堆设置，这部分需要查阅Spec，了解硬件工作细节。此外，通过*devm_request_irq*注册misc中断号对应的中断处理函数，该处理函数，该处理函数用于控制器自身状态的处理；

*pci_parse_request_of_pci_ranges*:用于解析PCI总线的总线范围和总线上的地址范围，也就是CPU可以看到的地址区域

*nwl_pcie_init_irq_domain*和*mwl_pcie_enable_msi*与中断级联相关

pci_scan_root_bus_bridge:对总线上的设备进行*扫描枚举*，(枚举具体介绍：【原创】Linux PCI驱动框架分析（二） - LoyenWang - 博客园)bridge结构体中的pci_ops字段，用于指向PCI的读写操作函数集，当具体扫描到设备要读写的配置空间的时候，调用的就是这个函数，由具体的Controller驱动实现

3.中断处理

PCIe控制器，通过PCIe总线连接各种设备，因此它本身充当一个中断控制器，级联到上一层的中断控制器(比如GIC)，如下图：

PCIe总线支持两种中断的处理方式:

1. Legacy Interrupt：总线提供INTA#,INTB#,INTC#,INTD#四根中断信号，PCI设备借助这四根信号使用电平触发方式提交中断请求；

2. MSI(Message Signaled Interrupt)Interrupt:基于消息机制的中断，也就是往一个指定地址写入特定消息，从而触发一个中断；

针对两种处理方式，NWL PCIe驱动中，实现了两个irq_chip，也就是两种方式的中断控制器：

irq_domain对应一个中断控制器（irq_chip），*irq_domain负责将硬件中断号映射到虚拟中断号上面*；

再来看一下nwl_pcie_enable_msi函数：

在该函数中主要完成的工作就是设置级联的中断处理函数，级联的中断处理函数中最终回去调用具体设备的中断处理函数；

总结，作为两种不同的中断处理方式，套路都是一样的，均为创建irq_chip中断控制器，为该中断控制器添加irq_domain,具体设备的中断响应流程如下：

1）设备连接在PCI总线上面，触发中断的时候，通过PCIe控制器充当的中断控制器路由到上一级控制器，最终路由到CPU；

2）CPU在处理PCIe控制器的中断时，调用它的中断处理函数，也就是上文中提到过的new_pcie_leg_handler,nwl_pcie_msi_handler_high,和nwl_pcie_leg_handler_low;

3）在级联的中断处理函数中，调用chained_irq_enter进入中断级联处理；

4）调用irq_find_mapping找到具体的PCIe设备的中断号；

5）调用generic_handle_irq触发具体的PCIe设备的中断处理函数执行；

6）调用chained_irq_exit退出中断级联的处理

4.总结

各类的驱动，大体都是硬件初始化配置，资源申请注册，核心时处理和硬件的交互(一般就是中断的处理)，如果需要用户来进行交互，则还需要注册设备文件，实现一堆file_operation操作函数集。

PCI驱动程序实现关键数据结构

PCI设备有三种地址空间：

PCI的I/O空间

PCI的存储空间

PCI的配置空间。

CPU可以访问PCI设备上的所有地址空间，其中I/O空间和存储空间提供给设备驱动程序使用，而配置空间则由Linux内核中的PCI初始化代码使用。内核在启动时负责对所有的PCI设备进行初始化，配置好所有的PCI设备，包括中断号以及I/O基址，并在文件 /proc/pci中列出所有找到的PCI设备，以及这些设备的参数和属性