PCI设备配置空间问题

一般来讲，pci总线接口的实现有两种方法，一种是用可编程器件CPLD或FPGA，另一种方法是用专用的接口芯片，象PLX公司的PCI9054，CH365等。二者各有优缺点，使用可编程器件呢，可以根据具体需要，优化接口逻辑，能获得较高的性能，灵活性是其最大的特点。但是由于PCI协议比较复杂，实现的时候比较困难，逻辑关系验证起来也比较麻烦。后一种方法恰好解决了这个设计难点，节省了开发时间，所以比较常用。

我现在不清楚的在于，一个PCI设备从上电开始到能工作完整的配置过程。就以专用接口芯片开发的pci板卡为例。专用接口芯片是不是要提供配置空间？PCI的配置空间（pci配置寄存器）在哪儿，怎么分配的？一般来讲，对专用接口芯片内部寄存器的配置是通过E2PROM事先用编程器写入配置信息（包括设备识别号，供应商代码号，Local总线三个空间大小以及基址等），然后上电时加载E2PROM的内容到内部寄存器中。那么PCI配置寄存器和本地配置寄存器都指的哪儿的寄存器呢？

可以解答上面的问题了，一般接口芯片的寄存器分为PCI配置寄存器和局部配置寄存器。二者都可以由PCI总线和串行EEPROM访问。而PCI配置寄存器中的设备ID,制造商ID，版本号，首区类代码，类别代码，指令寄存器和状态寄存器等寄存器在所有的PCI设备中都必须实现，通常操作系统可根据这些寄存器的内容来确定PCI设备并加载其驱动程序。另外PCI配置寄存器还提供基址寄存器，它跟局部配置寄存器一起在地址空间重定位PCI设备。这些寄存器的内容都是通过EEPROM加载的。

应该来讲，最终情况，肯定是系统分配给PCI卡一个存储空间，当系统通过PCI总线访问这个区域时，专用接口芯片就会应答，并且将总线上的地址转换为本地地址，进而进行相关操作。

PC机中包括三种空间：存储器空间、I/O空间、配置空间。存储器空间主要包括内存、显存、扩展ROM、设备缓冲区等，一般用于存放大量数据和进行数据块交换。I/O空间主要包括设备的控制寄存器和状态寄存器，一般用于控制和查询设备的工作状态以及少量数据的交换。配置空间主要用于向系统提供设备自身的基本信息，并接受系统对设备全局状态的控制和查询。

为避免地址冲突，PCI总线要求各个设备所占用的地址能够重定位，重定位是由设备的配置空间的基址寄存器实现的，通常情况下，各个设备的基址寄存器总是被BIOS或操作系统分配为不同的基址，从而将各个设备分别映射到不同的地址范围。在需要时，应用程序也可以自行修改基址寄存器中的基址，从而将设备映射到指定的地址范围。

后续：PCI总线2.1版规范指出，全部PCI设备必须实现PCI配置空间。2.2版规范说：每个设备，除了主总线桥，必须实现配置地址空间。可见，PCI的配置空间，就是在PCI板卡上实现的。这样看来，它指的就是专用接口芯片上的寄存器。

再续：看到一篇关于专用接口芯片PCI9054的文章，说，pci9054提供了三个物理总线接口：pci总线接口，EEPROM接口和局部总线接口。pci总线接口依据pci扩展板上定义的引脚分配情况将对应的信号连接在一起就行了；EEPROM中存放的是PCI9054的配置信息，系统加电时PCI9054自动加载其中的配置信息，并有BIOS通过PCI总线对配置寄存器读写，来完成各种控制功能。

续：BAR中可读不可写的位数决定了存储空间的大小，同样如果读回空间大小以后，将基地址写回去的时候，改变的也只是高位可写的。举例来说，如果从10h写全f读回fff00001,说明memory空间大小为1M，再往里写的时候同样只能改变高位的3个f，即这个设备的IO基址必然为xxx00001。其中x就是你往里写的。

2011.1.12续：EEPROM只是用来存储需要配置的寄存器信息的，对EEPROM的编程有两种方法：一是先用专门的烧录器把数据下载到EEPROM再插入板卡中，这种方法修改起来比较麻烦；二是用专用的软件在线写，如PLX公司提供的专用调试软件PLXmon。PLXmon具有以下功能:PCI总线的探测与选择；配置寄存器的检查和修改；内存空间的显示、修改和填充;EEPROM内容的读写等。利用这个工具，我们可以随时对EEPROM的内容进行在线修改，大大提高了效率。值得注意的是每次修改完EEPROM都要对系统进行重启，使PCI配置寄存器和本地空间配置寄存器能够重新加载新的值。