UBOOT下IXP425 PCI驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

摘要：
本文說(shuō)明了IXP425 PCI控制器的結(jié)構(gòu)和操作方法，然后說(shuō)明了如何在UBOOT下為IXP425編寫(xiě)PCI驅(qū)動(dòng)程序，最后說(shuō)明了怎樣驅(qū)動(dòng)PCI網(wǎng)卡EEPRO-100。

一 引言
UBOOT是sourceforge下的一個(gè)開(kāi)放源代碼的項(xiàng)目，它是Universal Bootloader的簡(jiǎn)寫(xiě)，也就是通用啟動(dòng)程序的意思。通過(guò)選取不同的編譯選項(xiàng)，可以引導(dǎo)多種處理器啟動(dòng)，如PowerPC，ARM，MIPS，X86等。
IXP425是Intel公司推出的一款使用XScale核的CPU，其內(nèi)部有三個(gè)網(wǎng)絡(luò)處理引擎，被廣泛的運(yùn)用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中。要使用網(wǎng)絡(luò)處理引擎必須使用Intel提供的庫(kù)，但由于版權(quán)的原因，UBOOT并沒(méi)有提供對(duì)網(wǎng)絡(luò)處理引擎的支持，因此其

不能使用網(wǎng)絡(luò)。為了方便調(diào)試，我們?yōu)閁BOOT編寫(xiě)了PCI的驅(qū)動(dòng)程序，這樣就能使用PCI網(wǎng)卡訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)。
本文說(shuō)明如何編寫(xiě)IXP425的PCI驅(qū)動(dòng)程序，并以EEPRO-100網(wǎng)卡為例，說(shuō)明了如何驅(qū)動(dòng)PCI網(wǎng)卡。

二 PCI配置空間
　 每個(gè)PC I 設(shè)備有3 種物理空間: 配置空間、Memory空間和I/O 空間。配置空間是長(zhǎng)度256 字節(jié)的一段連續(xù)空間，其中前64個(gè)字節(jié)為Header( 頭標(biāo)) , 其余192 字節(jié)為設(shè)備相關(guān)信息。在64 字節(jié)的Header 中, 前16 字節(jié)的定義是確定的,后48字節(jié)的具體含義因設(shè)備而異，圖1為配置空間的頭標(biāo)區(qū)。

圖1
　 配置空間中的一個(gè)重要部分是基地址寄存器(Base Address Register) , 它的內(nèi)容是PCI 設(shè)備的地址空間映射到系統(tǒng)地址空間的起始物理地址。其中，bit0= 1 表示I/O 空間映射, bit0= 0 表示存儲(chǔ)器空間映射。所有PC I 設(shè)備必須實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器空間映射或I/O空間映射。通過(guò)向BAR 寫(xiě)全1 然后讀取相關(guān)寄存器即可確定所需地址空間的大小。

三 IXP425 PCI控制器
IXP425內(nèi)部集成了PCI控制器，既支持在主模式也支持在從模式下工作，具體的工作模式可以在PCI控制狀態(tài)寄存器的Bit0上讀取，這一位在系統(tǒng)重起時(shí)由擴(kuò)展總線的Bit1設(shè)置，為只讀，若該位為1則IXP425作為主設(shè)備，若該位為0

則IXP425位從設(shè)備。
在IXP425中，PCI的寄存器可分為兩類(lèi)。一類(lèi)可以直接由IXP425內(nèi)部的AHB總線訪問(wèn)，和內(nèi)存統(tǒng)一編址，提供了訪問(wèn)PCI配置空間的接口。另一類(lèi)寄存器是PCI配置空間寄存器，它們符合PCI總線標(biāo)準(zhǔn)，其內(nèi)容在第二節(jié)中介紹過(guò)。
3.1 配置方法
對(duì)于IXP425的PCI配置空間和外部設(shè)備的PCI配置空間，訪問(wèn)的方法是不同的，下面將分別說(shuō)明。
a 訪問(wèn)IXP425配置空間
IXP425內(nèi)部的PCI配置空間不能由AHB總線訪問(wèn)，IXP425提供了pci_crp_ad_cbe，pci_crp_wdata，pci_crp_rdata三個(gè)寄存器來(lái)完成對(duì)其內(nèi)部PCI配置空間的訪問(wèn)。pci_crp_ad_cbe紀(jì)錄要訪問(wèn)的地址和命令，pci_crp_wdata，

pci_crp_rdata分別為數(shù)據(jù)寫(xiě)入寄存器和數(shù)據(jù)讀取寄存器。訪問(wèn)的過(guò)程如下：
1 在pci_crp_ad_cbe中寫(xiě)入要操作的命令和要訪問(wèn)寄存器的偏移量
2 如果要做寫(xiě)入操作，向pci_crp_wdata中寫(xiě)入數(shù)據(jù)；如果要作讀取操作，從pci_crp_rdata中讀取數(shù)據(jù)。

b 訪問(wèn)外部設(shè)備PCI配置空間
pci_np_ad，pci_np_cbe，pci_np_wdata，pci_np_rdata，這四個(gè)寄存器為一組non_pre_fetch寄存器，它們提供了訪問(wèn)外部PCI配置空間的方法。它們屬于上面介紹的第一類(lèi)寄存器，可以由AHB總線直接訪問(wèn)，編址分別為0xC0000000，0xC0000004，0xC0000008和0xC000000C。pci_np_ad是PCI總線地址寄存器，提供了訪問(wèn)外部PCI配置空間的地址。pci_np_cbe是PCI命令及字節(jié)控制寄存器，它將對(duì)外部PCI空間作相應(yīng)的操作，這些操作包括讀/寫(xiě)配置空間，讀/寫(xiě)Memory空間及讀/寫(xiě)I/O空間等，在配置的過(guò)程中主要是完成對(duì)配置空間的讀寫(xiě)，Memory空間和I/O空間可以在配置完成后由CPU迸發(fā)的讀寫(xiě)。pci_np_wdata，pci_np_rdata分別為需要讀入或?qū)懭氲臄?shù)據(jù)，它們將被保存在這

兩個(gè)寄存器中。對(duì)外部PCI空間的訪問(wèn)可分為如下的三個(gè)步驟：
1 在pci_np_ad中寫(xiě)入需要訪問(wèn)寄存器的地址，格式如圖2示：

圖2
PCI總線可以在模式0和1兩種模式下工作，但I(xiàn)XP425只支持在模式0下工作，所以這里只說(shuō)明了在模式0下的操作。這里要特別指出的是，選定特定的PCI設(shè)備需要把ID_SEL引腳置高電平，其功能如同片選信號(hào)，高電平的選擇可以在pci_np_ad的11到31位完成，如連接外部設(shè)備ID_SEL引腳的為地址線31位則應(yīng)該把第31位置1。
2 在pci_np_cbe寫(xiě)入要操作的命令
3 如果要寫(xiě)入數(shù)據(jù)，就在pci_np_wdata中寫(xiě)入數(shù)據(jù)；如果要讀取數(shù)據(jù)，則可以在pci_np_rdata中讀取
3.2 AHB地址與PCI地址間的轉(zhuǎn)換
在進(jìn)行Memory讀/寫(xiě)和I/O讀寫(xiě)時(shí)，可以用地址轉(zhuǎn)換迸發(fā)的進(jìn)行，下面說(shuō)明了AHB地址和PCI地址間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。
a AHB空間到PCI空間的轉(zhuǎn)化
在IXP425中，PCI的地址空間被分為四個(gè)窗口，共為64M，如表1示：
起始地址 結(jié)束地址
窗口一 ( 16MB ) 0x48000000 0x48FFFFFF
窗口二 ( 16MB ) 0x49000000 0x49FFFFFF
窗口三 ( 16MB ) 0x4A000000 0x4AFFFFFF
窗口四 ( 16MB ) 0x4B000000 0x4BFFFFFF
表1
當(dāng)AHB總線上有如上的地址時(shí)，將會(huì)通過(guò)寄存器PCI_PCIMEMBASE轉(zhuǎn)換。該寄存器被分為4個(gè)部分，每部分紀(jì)錄了轉(zhuǎn)換后的基地址。例如若PCI_PCIMEMBASE的值為0x12345678，若AHB總線地址為0x48012345，轉(zhuǎn)換后的PCI地址為0x12012345。若AHB總線地址為0x4A005678，怎PCI總線地址為0x56005678。
b PCI地址到AHB地址的轉(zhuǎn)化
PCI地址到AHB地址的轉(zhuǎn)換通過(guò)PCI_AHBMEMBASE, PCI_AHBIOBASE，及在配置空間中的BAR0-5幾個(gè)寄存器來(lái)控制。寄存器PCI_AHBMEMBASE被分為四部分，對(duì)應(yīng)BAR0-3四個(gè)基址寄存器，負(fù)責(zé)PCI Memory周期的地址轉(zhuǎn)換。假設(shè)PCI_AHBMEMBASE的值為0x01020304，BAR0值為0x20000000,BAR1的值為0x21000000, BAR2值為0x22000000，BAR3值為0x23000000。當(dāng)PCI總線地址為0x21001234時(shí)，它將被映射到BAR1上，對(duì)應(yīng)得AHB地址就為0x02001234。
寄存器PCI_AHBIOBASE和BAR5對(duì)應(yīng)，PCI_AHBIOBASE紀(jì)錄I/O在AHB總線上的基址，而B(niǎo)AR5紀(jì)錄在PCI總線上的基址，它們的轉(zhuǎn)換方法與上面Memory地址的轉(zhuǎn)換方法相同。而落在BAR4范圍內(nèi)的地址將被直接轉(zhuǎn)換到IXP425內(nèi)的一個(gè)寄存器PCI Doorbell Register。

四 PCI驅(qū)動(dòng)程序
4.1 PCI控制器初始化