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UEFI中提供了两个主要的模块来支持PCI总线#xff0c;一是PCI Host Bridge#xff08;PCI主桥#xff09;控制器驱动#xff0c;另一个是PCI总线驱动。这两个模块是和特定的平台硬件绑定的#xff0c;在这种机制下#xff0c;屏蔽了…一、支持访问PCI/PCIE设备的Protocol
UEFI中提供了两个主要的模块来支持PCI总线一是PCI Host BridgePCI主桥控制器驱动另一个是PCI总线驱动。这两个模块是和特定的平台硬件绑定的在这种机制下屏蔽了不同的CPU架构差异为软件开发者提供了比较一致的Protocol接口。
UEFI标准中提供了两类访问PCI/PCIE设备的Protocol——EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL和EFI_PCI_IO_PROTOCOL。前者为PCI根桥提供了抽象的IO功能它由PCI Host Bus ControllerPCI主总线驱动器产生一般由PCI/PCIe总线驱动用来枚举设备、获得Option ROM、分配PCI设备资源等后者由PCI/PCIE总线驱动为PCI/PCIE设备产生一般由PCI/PCIE设备驱动用来访问PCI/PCIE设备的IO空间、Memory空间和配置空间。
1.1 EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL
EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL提供了基本的内存、输入/输出I/O、PCI配置和直接访问内存的接口这些接口用于将PCI控制器后面的PCI根桥控制器的访问进行抽象。
typedef struct _EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL;
/// Provides the basic Memory, I/O, PCI configuration, and DMA interfaces that are
/// used to abstract accesses to PCI controllers behind a PCI Root Bridge Controller.
///提供了基本内存I/OPCI配置和直接内存访问DMA接口这些接口用于抽象PCI控制器后PCI根桥的访问
struct _EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL {////// The EFI_HANDLE of the PCI Host Bridge of which this PCI Root Bridge is a member./// 这是PCI根桥所属的PCI主机桥的EFI_HANDLEEFI_HANDLE ParentHandle; //包含这个PCI根桥的PCI主机桥的HandleEFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL_POLL_IO_MEM PollMem; //一个函数指针指向用于轮询内存映射I/O空间的协议方法EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL_POLL_IO_MEM PollIo; //一个函数指针指向用于轮询I/O空间的协议的方法EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL_ACCESS Mem; //一个函数指针指向用于访问内存的协议方法EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL_ACCESS Io; //一个函数指针指向用于访问I/O空间的协议方法EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL_ACCESS Pci; //一个函数指针指向用于访问PCI配置空间的协议方法EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL_COPY_MEM CopyMem; //一个函数指针指向用于复制内存的协议方法EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL_MAP Map; //一个函数指针指向用于映射内存或I/O空间的协议方法EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL_UNMAP Unmap; //一个函数指针指向用于取消映射内存或I/O空间的协议方法EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL_ALLOCATE_BUFFER AllocateBuffer; //一个函数指针用于指向分配内存缓冲区的协议方法EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL_FREE_BUFFER FreeBuffer; //一个函数指针指向释放内存缓冲区的协议方法EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL_FLUSH Flush; //一个函数指针指向用于刷新缓存的协议方法EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL_GET_ATTRIBUTES GetAttributes; //一个函数指针指向用于获取PCI根桥属性的协议方法EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL_SET_ATTRIBUTES SetAttributes; //一个函数指针指向用于设置PCI根桥属性的协议方法EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL_CONFIGURATION Configuration; //一个函数指针指向配置PCI根桥的协议方法////// The segment number that this PCI root bridge resides. PCI根桥所在的段号///UINT32 SegmentNumber;
};
在这里只介绍访问内存的接口Mem、访问I/O空间的接口Io、访问PCI配置空间的接口Pci。这三个接口的参数类型是一样的都是EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL_ACCESS
typedef struct {/// Read PCI controller registers in the PCI root bridge memory space./// 读数据EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL_IO_MEM Read;/// Write PCI controller registers in the PCI root bridge memory space./// 写数据EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL_IO_MEM Write;
} EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL_ACCESS;typedef
EFI_STATUS
(EFIAPI *EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL_IO_MEM)(IN EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL *This, //指向protocol实例IN EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL_WIDTH Width, //标识内存操作的宽度一般有8位、16位、32位、64位几种IN UINT64 Address, //内存操作的基地址IN UINTN Count, //读写的数据个数以width为单位IN OUT VOID *Buffer);
其中参数Adress在访问I/O空间、内存空间、配置空间时是不一样的
对于配置空间Address由BDF地址和Register偏移决定与一般使用宏EFI_PCI_ADDRESS来组合BDF和Register偏移在EDK2中宏定义如下
#define EFI_PCI_ADDRESS(bus, dev, func, reg) \(UINT64) ( \(((UINTN) bus) 24) | \(((UINTN) dev) 16) | \(((UINTN) func) 8) | \(((UINTN) (reg)) 256 ? ((UINTN) (reg)) : (UINT64) (LShiftU64 ((UINT64) (reg), 32))))
对于IO空间而言参数Address是指PCI设备IO空间的IO地址
对于Memory空间而言参数Address是指PCI设备Memory空间的Memory地址。
它们是由BAR和偏移量决定的 。
1.2 EFI_PCI_IO_PROTOCOL
在PCI/PCIE设备驱动中一般使用EFI_PCI_IO_PROTOCOL来访问设备的内部资源Protocol挂载在PCI/PCIE控制器上运行在EFI启动环境中对PCI/PCIE设备进行Memory空间和I/O空间访问。
/// Global ID for the PCI I/O Protocol
///
#define EFI_PCI_IO_PROTOCOL_GUID \{ \0x4cf5b200, 0x68b8, 0x4ca5, {0x9e, 0xec, 0xb2, 0x3e, 0x3f, 0x50, 0x2, 0x9a } \}typedef struct _EFI_PCI_IO_PROTOCOL EFI_PCI_IO_PROTOCOL; EFI_PCI_IO_PROTOCOL的接口如下
///
/// The EFI_PCI_IO_PROTOCOL provides the basic Memory, I/O, PCI configuration,
/// and DMA interfaces used to abstract accesses to PCI controllers.
/// There is one EFI_PCI_IO_PROTOCOL instance for each PCI controller on a PCI bus.
/// A device driver that wishes to manage a PCI controller in a system will have to
/// retrieve the EFI_PCI_IO_PROTOCOL instance that is associated with the PCI controller.
///
struct _EFI_PCI_IO_PROTOCOL {EFI_PCI_IO_PROTOCOL_POLL_IO_MEM PollMem;EFI_PCI_IO_PROTOCOL_POLL_IO_MEM PollIo;EFI_PCI_IO_PROTOCOL_ACCESS Mem;EFI_PCI_IO_PROTOCOL_ACCESS Io;EFI_PCI_IO_PROTOCOL_CONFIG_ACCESS Pci;EFI_PCI_IO_PROTOCOL_COPY_MEM CopyMem;EFI_PCI_IO_PROTOCOL_MAP Map;EFI_PCI_IO_PROTOCOL_UNMAP Unmap;EFI_PCI_IO_PROTOCOL_ALLOCATE_BUFFER AllocateBuffer;EFI_PCI_IO_PROTOCOL_FREE_BUFFER FreeBuffer;EFI_PCI_IO_PROTOCOL_FLUSH Flush;EFI_PCI_IO_PROTOCOL_GET_LOCATION GetLocation;EFI_PCI_IO_PROTOCOL_ATTRIBUTES Attributes;EFI_PCI_IO_PROTOCOL_GET_BAR_ATTRIBUTES GetBarAttributes;EFI_PCI_IO_PROTOCOL_SET_BAR_ATTRIBUTES SetBarAttributes;////// The size, in bytes, of the ROM image.///UINT64 RomSize;////// A pointer to the in memory copy of the ROM image. The PCI Bus Driver is responsible/// for allocating memory for the ROM image, and copying the contents of the ROM to memory./// The contents of this buffer are either from the PCI option ROM that can be accessed/// through the ROM BAR of the PCI controller, or it is from a platform-specific location./// The Attributes() function can be used to determine from which of these two sources/// the RomImage buffer was initialized.///VOID *RomImage;
};
【注】在这里需要注意的是EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL的实例在大部分办公用的个人电脑中只存在一个因此直接用全局指针变量gPCIRootBridgeIO存储而EFI_PCI_IO_PROTOCOL的实例存在多个一般有多少个PCI/PCIE设备就存在多少个实例因此使用全局指针数组gPCIIOArray[256]来存储这些实例。
二、访问PCI/PCIE设备的简单实现
2.1 EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL遍历PCI设备
在使用EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL获取PCI/PCIE设备的时首先需要获取EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL的所有句柄获取句柄可以利用gBS-LocateHandleBuffer()函数当获取到句柄后利用gBS-HandleProtocol()函数获取到protocol实例然后就可以调用其中的函数接口了。利用BDF找到某个设备读取设备的配置空间。
PCI设备的配置空间用结构体PCI_TYPE00表示其代码原型为
/// PCI Device Configuration Spacetypedef struct {PCI_DEVICE_INDEPENDENT_REGION Hdr;PCI_DEVICE_HEADER_TYPE_REGION Device;
} PCI_TYPE00;
其中Hdr表示PCI配置空间的通用头部区域其包括的字段
// Common header region in PCI Configuration Spacetypedef struct {UINT16 VendorId;UINT16 DeviceId;UINT16 Command;UINT16 Status;UINT8 RevisionID;UINT8 ClassCode[3];UINT8 CacheLineSize;UINT8 LatencyTimer;UINT8 HeaderType;UINT8 BIST;
} PCI_DEVICE_INDEPENDENT_REGION; Device表示PCI设备配置空间中的头部区域
/// PCI Device header region in PCI Configuration Spacetypedef struct {UINT32 Bar[6];UINT32 CISPtr;UINT16 SubsystemVendorID;UINT16 SubsystemID;UINT32 ExpansionRomBar;UINT8 CapabilityPtr;UINT8 Reserved1[3];UINT32 Reserved2;UINT8 InterruptLine;UINT8 InterruptPin;UINT8 MinGnt;UINT8 MaxLat;
} PCI_DEVICE_HEADER_TYPE_REGION;
利用EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL来访问PCIe设备的应用简单实现
编写MyPCIEProtocol.c代码
#include Uefi.h
#include Library/UefiBootServicesTableLib.h
#include Library/ShellCEntryLib.h
#include Library/DebugLib.h#include Protocol/PciIo.h
#include Protocol/PciRootBridgeIo.h
#include IndustryStandard/Pci.hEFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL *gPciRootBridgeIo; //创建一个EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL类型的指针变量EFI_STATUS LocatePciRootBridgeIo(void); //函数声明告诉编译器函数名称、返回值类型、参数类型如果函数定义在函数调用之后那么在函数调用之前必须进行函数声明//函数声明
EFI_STATUS PciDevicePresent(IN EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL * PciRootBridgeIo,OUT PCI_TYPE00 * Pci,IN UINT8 Bus,IN UINT8 Device,IN UINT8 Func);EFI_STATUS ListPciInformation(void); //函数声明EFI_STATUS
EFIAPI
UefiMain (IN EFI_HANDLE ImageHandle,IN EFI_SYSTEM_TABLE *SystemTable)
{EFI_STATUS Status;Status LocatePciRootBridgeIo(); //调用LocatePciRootBridgeIo()函数定位根桥if(EFI_ERROR(Status)){DEBUG((DEBUG_ERROR, [CSDN]Call LocatePciRootBridgeIo failed,Cant find protocol!\n));}else{DEBUG((DEBUG_ERROR, [CSDN]Call LocatePciRootBridgeIo successed,Find protocol!\n));}//列出PCI设备的信息ListPciInformation();return EFI_SUCCESS;
}EFI_STATUS LocatePciRootBridgeIo()
{EFI_STATUS Status;EFI_HANDLE *PciHandleBuffer NULL;UINTN HandleIndex 0;UINTN HandleCount 0;//获取 EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL的所有句柄Status gBS-LocateHandleBuffer(ByProtocol, //查找句柄的方式这里采用返回指定协议的句柄gEfiPciRootBridgeIoProtocolGuid, //要查找的协议的GUIDNULL,HandleCount, //输出参数缓冲区中返回的句柄数量PciHandleBuffer //输出参数指向用于返回支持协议的请求句柄数组的缓冲区的指针。);if(EFI_ERROR(Status)) return Status; //如果没成功找到直接结束程序//查找支持 EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL句柄的protocol实例for(HandleIndex 0; HandleIndex HandleCount; HandleIndex){Status gBS-HandleProtocol(PciHandleBuffer[HandleIndex],gEfiPciRootBridgeIoProtocolGuid,(VOID **)gPciRootBridgeIo);if(EFI_ERROR(Status)) continue; //如果没找到就继续寻找else return EFI_SUCCESS; //如果找到了就退出程序//这里找到就退出的原因是大部分办公用的个人电脑中就只存在一个EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL}return Status;}EFI_STATUS ListPciInformation()
{EFI_STATUS Status EFI_SUCCESS;PCI_TYPE00 Pci; //PCI_TYPE00是一个结构体表示PCI的配置空间UINT16 Dev,Func,Bus,PciDevicecount 0;DEBUG((DEBUG_ERROR, [CSDN] PciDeviceNo\tBus\tDev\tFunc | Vendor.Device.ClassCode\n));for(Bus0; Bus256; Bus)for(Dev0; Dev PCI_MAX_DEVICE; Dev)for(Func0; FuncPCI_MAX_FUNC; Func){//判断设备是否存在Status PciDevicePresent(gPciRootBridgeIo,Pci,(UINT8)Bus,(UINT8)Dev,(UINT8)Func);if(Status EFI_SUCCESS){//如果找到了设备PCI设备数量加1PciDevicecount;//打印设备信息DEBUG((DEBUG_ERROR, [CSDN] %d\t\t%x\t%x\t%x\t,PciDevicecount,(UINT8)Bus,(UINT8)Dev,(UINT8)Func));DEBUG((DEBUG_ERROR, %x\t%x\t%x\n,Pci.Hdr.VendorId,Pci.Hdr.DeviceId,Pci.Hdr.ClassCode[0]));}}return EFI_SUCCESS;
}EFI_STATUS
PciDevicePresent (IN EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL *PciRootBridgeIo,OUT PCI_TYPE00 *Pci,IN UINT8 Bus,IN UINT8 Device,IN UINT8 Func)
{UINT64 Address;EFI_STATUS Status;//// Create PCI address map in terms of Bus, Device and Func//Address EFI_PCI_ADDRESS (Bus, Device, Func, 0);//// Read the Vendor ID register//Status PciRootBridgeIo-Pci.Read (PciRootBridgeIo,EfiPciWidthUint32,Address,1,Pci);if (!EFI_ERROR (Status) (Pci-Hdr).VendorId ! 0xffff) { //0xffff通常标识一个无效的未分配的VentorId,如果能读取设备信息就进行打印。//// Read the entire config header for the device//Status PciRootBridgeIo-Pci.Read (PciRootBridgeIo,EfiPciWidthUint32,Address,sizeof (PCI_TYPE00) / sizeof (UINT32),Pci);return EFI_SUCCESS;}return EFI_NOT_FOUND;
} 编写INF文件并运行运行结果为 2.2 EFI_PCI_IO_PROTOCOL遍历PCI设备
使用EFI_PCI_IO_PROTOCOL遍历设备比较简单因此为之前所得到的Protocol的实例就是为PCI/PCIE设备产生的实际上相当于找到了宿设备只需要将设备的信息打印出来即可。
#include Uefi.h
#include Library/UefiBootServicesTableLib.h
#include Library/ShellCEntryLib.h
#include Library/DebugLib.h#include Protocol/PciIo.h
#include Protocol/PciRootBridgeIo.h
#include IndustryStandard/Pci.hEFI_PCI_IO_PROTOCOL *gPciIoArray[256];
UINTN gPciIoCount 0;
EFI_STATUS LocatePciIo(void);EFI_STATUS ListPciInformation(void);EFI_STATUS
EFIAPI
UefiMain (IN EFI_HANDLE ImageHandle,IN EFI_SYSTEM_TABLE *SystemTable)
{EFI_STATUS Status;Status LocatePciIo();if(EFI_ERROR(Status)){DEBUG((DEBUG_ERROR, [CSDN]Call LocatePciIo failed,Cant find protocol!\n));}else{DEBUG((DEBUG_ERROR, [CSDN]Call LocatePciIo successed,Find protocol!\n));}ListPciInformation();return EFI_SUCCESS;
}EFI_STATUS LocatePciIo()
{EFI_STATUS Status;EFI_HANDLE *PciHandleBuffer NULL;UINTN HandleIndex 0;UINTN HandleCount 0;Status gBS-LocateHandleBuffer(ByProtocol,gEfiPciIoProtocolGuid,NULL,HandleCount,PciHandleBuffer );if(EFI_ERROR(Status)) return Status;gPciIoCount HandleCount;DEBUG((DEBUG_ERROR, [CSDN] the number of PCIn devices is %d, HandleCount));for(HandleIndex 0; HandleIndex HandleCount; HandleIndex){Status gBS-HandleProtocol(PciHandleBuffer[HandleIndex],gEfiPciIoProtocolGuid,(VOID **)(gPciIoArray[HandleIndex]));}return Status;}EFI_STATUS ListPciInformation()
{UINTN i, count 0;PCI_TYPE00 Pci;DEBUG((DEBUG_ERROR, [CSDN] PciDeviceNo VendorID DeviceID ClassCode\n));for (i 0; i gPciIoCount;i){gPciIoArray[i]-Pci.Read(gPciIoArray[i],EfiPciIoWidthUint32,0,sizeof(Pci)/sizeof(PCI_TYPE00),Pci);count;DEBUG((DEBUG_ERROR, [CSDN] %d\t\t%x\t%x\t%x\n, count, Pci.Hdr.VendorId, Pci.Hdr.DeviceId, Pci.Hdr.ClassCode[0]));}return EFI_SUCCESS;
} 运行结果如下发现读到的Class Code[0]的数据不一样不知道为什么
