PCIデバイスの初期化と通信

Question

PCIデバイスについてです
PCIデバイスは起動する時には、マザーボードに接続されていること前提で話をします。
（起動後からPCIスロットに差し込む人はいないと思うので・・・）

１、起動後BIOSがPCIデバイスを検出し、各周辺機器のベースアドレスレジスタの値を設定します。
２、カーネル起動後、バススキャンを行い、PCIデバイスを検出し、コンフィギュレーション空間へアクセス。
（バス番号などはBIOSで取得したにもかかわらず、OSが再度取得）

I/O 空間にある DWORD 幅のレジスタ CONFIG_ADDRESS (0CF8h), CONFIG_DATA (0CFCh) を用いてコンフィグレーションレジスタを読み書きする。CONFIG_ADDRESS にアクセスしたいバス番号、デバイス番号、ファンクション番号、レジスタアドレスを書き込むと CONFIG_DATA がそのレジスタを読み書きする窓になる仕組み。

CONFIG_DATA (0CFCh, DWORD)

こちらは特に DROWD 幅のアクセスでなくても良い。CONFIG_ADDRESS[31] が 1 のとき、CONFIG_ADDRESS で指定された PCI デバイスのコンフィグレーションレジスタの内容を CONFIG_DATA レジスタを経由して読み書きできる。

PCI デバイスは I/O 空間およびメモリ空間にレジスタ群を割り当ててアクセスする。マップするアドレスを設定するのがこの BAR。BAR はコンフィグレーションレジスタ群のうちの一つ。BIOS や UEFI が空いている I/O アドレス範囲やメモリアドレス範囲を探して BAR を設定することになっているので、OS は自分で設定しなおす必要はない。しなおしても良い。

PCI デバイスを使おうと思ったら、そのバス番号とデバイス番号を特定する必要がある。

３、PCI_DEVICEマクロやPCI_DEVICE_CLASSマクロで、コンフィギュレーション空間を元にpci_device_id構造体を作成する。pci_register_driver()を実行しドライバの登録。

４、pci_enable_device()でデバイスの有効化。
（probe関数に入るんですかね？）

５、デバイスドライバは、IO空間を使用してデバイスを制御する。

間違いがあればご指摘ください。（おそらく、３，４あたりが怪しい気がします。）

[不明な点]--------------------------------------------------------------

コンフィグレーション空間のベースアドレスレジスタにセットされるアドレスは、IO空間のアドレスといいうことで良いんですよね？
（ポートマップトIOの場合）
メモリマップトIOの場合は、メインメモリの物理アドレスがセットされる。

64bit CPUでもIO空間は、32bitまでしかないそうです。
なんか・・・少ないような気がしますが・・・

DMAなしのデバイスの場合、IO空間のみを使用してデバイスと通信するんですよね？
DMAありのデバイスの場合、IO空間、メモリ空間の両方を使用して通信。データの送受信はメモリを介すんですよね？

DMAで使用するメインメモリのアドレスもベースアドレスレジスタにセットされるんでしょうか？
（イメージとして、DMAをサポートするデバイスはポートマップトIO, メモリマップトIOのハイブリッドのようなものかな？）

ポートマップトIO + DMAの構成はあると思いますが、メモリマップトIOでもDMAをサポートしているのでしょうか？
（メモリマップトIO + DMAってよくわからないですが・・・）

最近のデバイスのほとんどはDMAをサポートしているんでしょうか？
プローブ関数がわかりません。何を行うための関数でしょうか？

「参考サイト」
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Answer 1

LDDを読んだとなると他がほとんどないのですが、有名どころをご紹介です。

基本
How To Write Linux PCI Drivers

技術系なら英語のWikipediaが内容充実
Conventional PCI

Free Electrons
Linux
PCI drivers

定番
Essential Linux Device Drivers

Comments

[strike1217]

LDDとはなんですか？

[shoko1]

Linuxデバイスドライバ 第3版 (Linux Device Drivers, Third Edition) の略称がLDD3です。
ちなみに第4版が2017/11/25にでます。

[strike1217]

おおお！
楽しみですね。

LDDと略すんですね！

Answer 2

簡単に答えられる内容とは思えません。
以下の書籍を読んで理解して下さい。

Linuxデバイスドライバ
詳解 Linuxカーネル

Comments

[strike1217]

あ、両方とも読んでいます。

[Harahira]

だとすると、後はカーネルのソースを読み込んでいくしかないと思います。

ハードウェアの知識に欠ける面があると思いますので、ハードウェア関連の技術書を勉強した方がいいと思います(具体的書籍を挙げられず申し訳ありませんが)。

[strike1217]

回答中の２つの書籍だと、部分的なことは把握できるのですが、大きな流れが掴めないんですよね。

他に回答があるかもしれないので、もう少し待ちますね。

[strike1217]

PCI関連の本が全然見当たらないんです ><

[Harahira]

ハードウェア関連は、CQ出版社が発行している書籍に適当なものがあるかもしれませんので、調べてみてください。

[strike1217]

はい！