Linux那些事儿之我是EHCI(1) 接口体系

EHCI首先是一个PCI设备，我们可以lspci一下看看。

00:1a:7 USB Controller: Intel Corporation USB2 EHCI Controller #1 (rev 03)

我们与外围硬件打交道，可以把数据用in(out)指令传递给外围硬件，还可以把数据传输到cpu和外围硬件共享的内存里面去。这些都是计算机与硬件的接口。（参见ldd3 第9章）

那么我们的程序如何与EHCI联系，交流呢？EHCI定义了三个接口空间。如图

作为一个程序员，我们关心的是如何在代码中读/写这些地方的内容。概念性的东西肯定是LDD3写的最好，我就不赘述了。

1）pci configuration space. (ldd3 第12章)

由于EHCI是一个PCI设备，这里用于系统组件枚举和PCI的电源管理。

以x86为例，读取PCI总线套路是这样的。我们要读取PCI总线上地址为add，长度为4个字节的内容。

outl(add, 0xcf8); // 先把add的out到地址为0xcf8的地方

value = inl(0xcfc); // 然后再读取0xcfc的内容

网上找到了一段程序，大家可以试验一下。

/**//*name:pci.c*/
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<sys/io.h>

#defineIO_PORTS11/*ioport<=0x3ff*/
#defineIO_PORTS22/*ioport>0x3ff&&ioport<0xffff*/
#defineIO_PERMOFF0
#defineIO_PERMON1
#defineIO_PERMON23

#defineRW_DELAY10000/*delay100000microsecondsforreadingandwritingI/Oports.*/
#ifndefBOOL
typedefunsignedcharBOOL;
#endif

#ifndefBYTE
typedefunsignedcharBYTE;
#endif

#ifndefDWORD
typedefunsignedlongDWORD;
#endif

#ifndefINT
typedefunsignedintINT;
#endif

#ifndefULONG
typedefunsignedlongULONG;
#endif

#ifndefWORD
typedefunsignedshortWORD;
#endif
/**//*
**Function:WritethevalueofthespecifiedI/Oportbygivingthelengthandthe
**startingaddress.
**Parameter:PortAddr:theportaddress
**PortVal:thevaluetoset
**size:size=1forreading1byte,2forword,4fordoublewords
**Return:1returnedifsuccess,or0returned
*/
BOOLSetPortVal(WORDPortAddr,DWORDPortVal,BYTEsize)
...{
BOOLRet=0;
INTtmpRet=0;
ULONGnumperm=1;
INTprivilege=0;
assert(PortAddr>0);
if(PortAddr<=0x3ff)
...{
tmpRet=ioperm((ULONG)PortAddr,numperm,IO_PERMON);
privilege=IO_PORTS1;
}
elseif(PortAddr>0x3ff)
...{
tmpRet=iopl(IO_PERMON2);
privilege=IO_PORTS2;
}
else
returnRet;
if(tmpRet<0)
...{
fprintf(stderr,"can'tsettheioportpermissionforsetting! ");
returnRet;
}
else
...{
switch(size)
...{
case1:/**//*writeonebytetotheport*/
outb(PortVal,PortAddr);
break;
case2:/**//*writeonewordtotheport*/
outw(PortVal,PortAddr);
break;
case4:/**//*writedoublewordstotheport*/
outl(PortVal,PortAddr);
break;
default:
Ret=0;
break;
}
usleep(RW_DELAY);
Ret=1;
}
if(privilege==IO_PORTS1)
ioperm((ULONG)PortAddr,numperm,IO_PERMOFF);
elseif(privilege==IO_PORTS2)
iopl(IO_PERMOFF);
returnRet;
}

/**//*
**Function:ReadthevalueofthespecifiedI/Oportbygivingthelenghtandthe
**startingaddress.
**Parameter:PortAddr:theportaddress
**PortVal:valuefromport
**size:size=1forreading1byte,2forword,4fordoublewords
**Return:1returnedifsuccess,or0returned.
*/
BOOLGetPortVal(WORDPortAddr,DWORD*PortVal,BYTEsize)
...{
BOOLRet=0;
inttmpRet=0;
unsignedlongnumperm=1;
intprivilege=0;
assert(PortAddr>0);
assert(PortVal!=NULL);
if(PortAddr<=0x3ff)
...{
tmpRet=ioperm((unsignedlong)PortAddr,numperm,IO_PERMON);
privilege=IO_PORTS1;
}
elseif(PortAddr>0x3ff)
...{
tmpRet=iopl(IO_PERMON2);
privilege=IO_PORTS2;
}
else
returnRet;
if(tmpRet<0)
...{
fprintf(stderr,"can'tsettheioportpermissionforreading! ");
returnRet;
}
else
...{
switch(size)
...{
case1:/**//*readonebytefromtheport*/
*PortVal=inb(PortAddr);
break;
case2:/**//*readonewordfromtheport*/
*PortVal=inw(PortAddr);
break;
case4:/**//*readdoublewordsfromtheport*/
*PortVal=inl(PortAddr);
break;
default:
Ret=0;
break;
}
usleep(RW_DELAY);
Ret=1;
}

if(privilege==IO_PORTS1)
ioperm((unsignedlong)PortAddr,numperm,IO_PERMOFF);
elseif(privilege==IO_PORTS2)
iopl(IO_PERMOFF);
returnRet;
}

intmain(intargc,char*argv[])
...{
WORDadd_port=0xcf8;
WORDdata_port=0xcfc;
DWORDaddr=0x80000000;
DWORDport_value;
BYTEsize=4;
intinput;
printf("Pleaseselecttheoptionnumberasfollow: ");
printf("1--bus0:dev:0fun:0asaddress0x80000000 ");
printf("2--bus0:dev:1fun:0asaddress0x80000800 ");
printf("3--inputyourowndefinedaddressvalue: ");
scanf("%d",&input);
switch(input)
...{
case1:
addr=0x80000000;
break;
case2:
addr=0x80000800;
break;
case3:
printf("pleaseinputthe32bitsaddressinHexformat(suchas80007800):");
scanf("%x",&addr);
break;
default:
printf("inputinvalidoptionnum,exitprogram. ");
return-1;
}
printf("Theaddris:%X ",addr);
printf("Theadd_portis:%X ",add_port);
printf("Thedata_portis:%X ",data_port);
if(SetPortVal(add_port,addr,size))
...{
if(GetPortVal(data_port,&port_value,size))
...{
printf("portvalueis:%08X ",port_value);
return0;
}
}
return-1;
}

打印出来的内容与(1)用lspci -xxx 命令输出；(2)EHCI spec 2.1章的内容对照一下。

好了，现在问题是我们怎么知道PCI总线上EHCI的地址add。lspci可以看到所有PCI设备的地址。首先，EHCI不管有没有驱动，它这个PCI设备在PCI总线枚举时就被探测到了，这时候它就被分配了地址。每个PCI 外设有一个总线号, 一个设备号, 一个功能号标识号。比如00:1a:7，00总线号，1a设备号，7功能号。这些个号组成了独一无二的ID。ID和地址的转换关系是这样的：

我们只要ID，就知道了外设的地址，然后就可以读写PCI寄存器的内容。另外可以看看

pci_read()，pci_write() //arch/i386/pci/common.c

的内容，这样会有更深的理解。

2）regster space.

这是基于内的i/o寄存器，就是i/o内存。这里包含了Capability Registers和Operational Registers。我们可以读取/proc/iomem 看看io内存的分配情况。我们可以看到ehci的地址是fe226400-fe2267ff。这段内存不可以直接读写，先要调用ioremap（或是ioremap_nocache）影射成虚拟地址后再使用。

我写了一段程序。大家可以试验一下。

#include <asm/io.h>

staticinthello_init(void)
...{
unsignedlongport_value,mem_value;
void__iomem*add;
inti;
printk(KERN_ALERT"Hello,world ");
add=ioremap(0xfe226400,0x400);
for(i=0;i<100;i++)...{
mem_value=ioread32(add+i*4);
printk("%08Xmemvalueis:%08X ",add+i*4,mem_value);
}
iounmap(add);
return0;
}

以上是基于ldd3中那个最简单的模块hello.ko改的。主要是为了可以在内核空间运行。大家可以把打印出来的内容与ehci spec 2.2对照一下。

3）Schedule Interface Space.

这里就是普通的内存。我们直接就可以访问它。