Felix

技术源于积累,成功始于执着! 个人邮箱:justlxy@mail.dhu.edu.cn QQ:1576109464

PCIe扫盲——基地址寄存器(BAR)详解

0
阅读(13522) 评论(4)

连载目录篇:http://blog.chinaaet.com/justlxy/p/5100053328


基地址寄存器(BAR)在配置空间(Configuration Space)中的位置如下图所示:

blob.png

其中Type0 Header最多有6个BAR,而Type1 Header最多有两个BAR。这就意味着,对于Endpoint来说,最多可以拥有6个不同的地址空间。但是实际应用中基本上不会用到6个,通常1~3个BAR比较常见。

主要注意的是,如果某个设备的BAR没有被全部使用,则对应的BAR应被硬件全被设置为0,并且告知软件这些BAR是不可以操作的。对于被使用的BAR来说,其部分低比特位是不可以被软件操作的,只有其高比特位才可以被软件操作。而这些不可操作的低比特决定了当前BAR支持的操作类型和可申请的地址空间的大小。

一旦BAR的值确定了(Have been programmed),其指定范围内的当前设备中的内部寄存器(或内部存储空间)就可以被访问了。当该设备确认某一个请求(Request)中的地址在自己的BAR的范围内,便会接受这请求。

下面用几个简单的例子来熟悉BAR的机制:

例1.       32-bit Memory Address Space Request

如下图所示,请求一个4KB的NP-MMIO一般需要以下三个步骤:

blob.png

Step1:如图中(1)所示,未初始化的BAR的低比特(11~4)都是0,高比特(31~12)都是不确定的值。所谓初始化,就是系统(软件)向整个BAR都写1,来确定BAR的可操作的最低位是哪一位。当前可操作的最低位为12,因此当前BAR可申请的(最小)地址空间大小为4KB(2^12)。如果可操作的最低位为20,则该BAR可申请的(最小)地址空间大小为1MB(2^20)。

Step2:完成初始化(写1操作)之后,软件便开始读取BAR的值,来确定每一个BAR对应的地址空间大小和类型。其中操作的类型一般由最低四位所决定,具体如上图右侧部分所示。

Step3:最后一步是,软件向BAR的高比特写入地址空间的起始地址(Start Address)。如图中所示,为0xF9000000。

例2.       64-bit Memory Address Space Request

下面是一个申请64MB P-MMIO地址空间的例子,由于采用的是64-bit的地址,因此需要两个BAR。具体如下图所示:

blob.png

例3.       IO Address Space Request

下面是一个申请IO地址空间的例子,如下图所示:

blob.png

注:需要特别注意的是,软件对BAR的检测与操作(Evaluating)必须是顺序执行的,即先BAR0,然后BAR1,……,直到BAR5。当软件检测到那些被硬件设置为全0的BAR,则认为这个BAR没有被使用。

注:无论是PCI还是PCIe,都没有明确规定,第一个使用的BAR必须是BAR0。事实上,只要设计者原意,完全可以将BAR4作为第一个BAR,并将BAR0~BAR3都设置为不使用。


  1. @vinda   

    Hi,感谢分享。另外您例2中“申请64MB NP-MMIO地址空间的例子”与图中不符,图中的是P-MMIO

    已更正

  2. Hi,感谢分享。另外您例2中“申请64MB NP-MMIO地址空间的例子”与图中不符,图中的是P-MMIO

  3. 赞赞赞赞赞

  4. 非常有用,感谢分享