UBOOT下IXP425 PCI驅動程序設計

摘要：
本文說明了IXP425 PCI控制器的結構和操作方法，然后說明了如何在UBOOT下為IXP425編寫PCI驅動程序，最后說明了怎樣驅動PCI網卡EEPRO-100。

一 引言
UBOOT是sourceforge下的一個開放源代碼的項目，它是Universal Bootloader的簡寫，也就是通用啟動程序的意思。通過選取不同的編譯選項，可以引導多種處理器啟動，如PowerPC，ARM，MIPS，X86等。
IXP425是Intel公司推出的一款使用XScale核的CPU，其內部有三個網絡處理引擎，被廣泛的運用于網絡設備中。要使用網絡處理引擎必須使用Intel提供的庫，但由于版權的原因，UBOOT并沒有提供對網絡處理引擎的支持，因此其

不能使用網絡。為了方便調試，我們為UBOOT編寫了PCI的驅動程序，這樣就能使用PCI網卡訪問網絡。
本文說明如何編寫IXP425的PCI驅動程序，并以EEPRO-100網卡為例，說明了如何驅動PCI網卡。

二 PCI配置空間
　 每個PC I 設備有3 種物理空間: 配置空間、Memory空間和I/O 空間。配置空間是長度256 字節的一段連續空間，其中前64個字節為Header( 頭標) , 其余192 字節為設備相關信息。在64 字節的Header 中, 前16 字節的定義是確定的,后48字節的具體含義因設備而異，圖1為配置空間的頭標區。

圖1
　 配置空間中的一個重要部分是基地址寄存器(Base Address Register) , 它的內容是PCI 設備的地址空間映射到系統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 表示存儲器空間映射。所有PC I 設備必須實現存儲器空間映射或I/O空間映射。通過向BAR 寫全1 然后讀取相關寄存器即可確定所需地址空間的大小。

三 IXP425 PCI控制器
IXP425內部集成了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控制狀態寄存器的Bit0上讀取，這一位在系統重起時由擴展總線的Bit1設置，為只讀，若該位為1則IXP425作為主設備，若該位為0

則IXP425位從設備。
在IXP425中，PCI的寄存器可分為兩類。一類可以直接由IXP425內部的AHB總線訪問，和內存統一編址，提供了訪問PCI配置空間的接口。另一類寄存器是PCI配置空間寄存器，它們符合PCI總線標準，其內容在第二節中介紹過。
3.1 配置方法
對于IXP425的PCI配置空間和外部設備的PCI配置空間，訪問的方法是不同的，下面將分別說明。
a 訪問IXP425配置空間
IXP425內部的PCI配置空間不能由AHB總線訪問，IXP425提供了pci_crp_ad_cbe，pci_crp_wdata，pci_crp_rdata三個寄存器來完成對其內部PCI配置空間的訪問。pci_crp_ad_cbe紀錄要訪問的地址和命令，pci_crp_wdata，

pci_crp_rdata分別為數據寫入寄存器和數據讀取寄存器。訪問的過程如下：
1 在pci_crp_ad_cbe中寫入要操作的命令和要訪問寄存器的偏移量
2 如果要做寫入操作，向pci_crp_wdata中寫入數據；如果要作讀取操作，從pci_crp_rdata中讀取數據。

b 訪問外部設備PCI配置空間
pci_np_ad，pci_np_cbe，pci_np_wdata，pci_np_rdata，這四個寄存器為一組non_pre_fetch寄存器，它們提供了訪問外部PCI配置空間的方法。它們屬于上面介紹的第一類寄存器，可以由AHB總線直接訪問，編址分別為0xC0000000，0xC0000004，0xC0000008和0xC000000C。pci_np_ad是PCI總線地址寄存器，提供了訪問外部PCI配置空間的地址。pci_np_cbe是PCI命令及字節控制寄存器，它將對外部PCI空間作相應的操作，這些操作包括讀/寫配置空間，讀/寫Memory空間及讀/寫I/O空間等，在配置的過程中主要是完成對配置空間的讀寫，Memory空間和I/O空間可以在配置完成后由CPU迸發的讀寫。pci_np_wdata，pci_np_rdata分別為需要讀入或寫入的數據，它們將被保存在這

兩個寄存器中。對外部PCI空間的訪問可分為如下的三個步驟：
1 在pci_np_ad中寫入需要訪問寄存器的地址，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IXP425只支持在模式0下工作，所以這里只說明了在模式0下的操作。這里要特別指出的是，選定特定的PCI設備需要把ID_SEL引腳置高電平，其功能如同片選信號，高電平的選擇可以在pci_np_ad的11到31位完成，如連接外部設備ID_SEL引腳的為地址線31位則應該把第31位置1。
2 在pci_np_cbe寫入要操作的命令
3 如果要寫入數據，就在pci_np_wdata中寫入數據；如果要讀取數據，則可以在pci_np_rdata中讀取
3.2 AHB地址與PCI地址間的轉換
在進行Memory讀/寫和I/O讀寫時，可以用地址轉換迸發的進行，下面說明了AHB地址和PCI地址間的轉換關系。
a AHB空間到PCI空間的轉化
在IXP425中，PCI的地址空間被分為四個窗口，共為64M，如表1示：
起始地址 結束地址
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AHB總線上有如上的地址時，將會通過寄存器PCI_PCIMEMBASE轉換。該寄存器被分為4個部分，每部分紀錄了轉換后的基地址。例如若PCI_PCIMEMBASE的值為0x12345678，若AHB總線地址為0x48012345，轉換后的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地址的轉化
PCI地址到AHB地址的轉換通過PCI_AHBMEMBASE, PCI_AHBIOBASE，及在配置空間中的BAR0-5幾個寄存器來控制。寄存器PCI_AHBMEMBASE被分為四部分，對應BAR0-3四個基址寄存器，負責PCI Memory周期的地址轉換。假設PCI_AHBMEMBASE的值為0x01020304，BAR0值為0x20000000,BAR1的值為0x21000000, BAR2值為0x22000000，BAR3值為0x23000000。當PCI總線地址為0x21001234時，它將被映射到BAR1上，對應得AHB地址就為0x02001234。
寄存器PCI_AHBIOBASE和BAR5對應，PCI_AHBIOBASE紀錄I/O在AHB總線上的基址，而BAR5紀錄在PCI總線上的基址，它們的轉換方法與上面Memory地址的轉換方法相同。而落在BAR4范圍內的地址將被直接轉換到IXP425內的一個寄存器PCI Doorbell Register。

四 PCI驅動程序
4.1 PCI控制器初始化