Про pcie в линукс
Мои познания о том как работает pcie на примере инициализации видеокарты.
Пример типичного лога инициализации pcie при загрузке ядра linux (в данном случае для платформы 5040ds be qoriq от freescale).
/pcie@ffe200000: PCICSRBAR @ 0xdf000000 /pcie@ffe200000: Setup 64-bit PCI DMA window /pcie@ffe200000: DMA window size is 0xdf000000 Found FSL PCI host bridge at 0x0000000ffe201000. Firmware bus number: 0->0 PCI host bridge /pcie@ffe201000 ranges: MEM 0x0000000c20000000..0x0000000c3fffffff -> 0x00000000e0000000 IO 0x0000000ff8010000..0x0000000ff801ffff -> 0x0000000000000000 /pcie@ffe201000: PCICSRBAR @ 0xdf000000 /pcie@ffe201000: Setup 64-bit PCI DMA window /pcie@ffe201000: DMA window size is 0xdf000000 software IO TLB [mem 0x0bdce000-0x0fdce000] (64MB) mapped at [c00000000bdce000-c00000000fdcdfff] PCI: Probing PCI hardware fsl-pci ffe200000.pcie: PCI host bridge to bus 0000:00 pci_bus 0000:00: root bus resource [io 0x10000-0x1ffff] (bus address [0x0000-0xffff]) pci_bus 0000:00: root bus resource [mem 0xc00000000-0xc1fffffff] (bus address [0xe0000000-0xffffffff]) pci_bus 0000:00: root bus resource [bus 00-01] pci_bus 0000:00: busn_res: [bus 00-01] end is updated to ff pci 0000:00:00.0: [1957:0450] type 01 class 0x0b2000 pci 0000:00:00.0: ignoring class 0x0b2000 (doesn't match header type 01) pci 0000:00:00.0: supports D1 D2 pci 0000:00:00.0: PME# supported from D0 D1 D2 D3hot D3cold pci 0000:01:00.0: [10de:0141] type 00 class 0x030000 pci 0000:01:00.0: reg 10: [mem 0xc00000000-0xc00ffffff] pci 0000:01:00.0: reg 14: [mem 0xc10000000-0xc1fffffff 64bit pref] pci 0000:01:00.0: reg 1c: [mem 0x1000ff000000-0x1000ffffffff 64bit] pci 0000:01:00.0: reg 30: [mem 0x00000000-0x0001ffff pref] pci 0000:01:00.0: disabling ASPM on pre-1.1 PCIe device. You can enable it with 'pcie_aspm=force' pci 0000:00:00.0: PCI bridge to [bus 01-ff] pci 0000:00:00.0: bridge window [io 0x11000-0x11fff] pci 0000:00:00.0: bridge window [mem 0xc00000000-0xc1fffffff] pci_bus 0000:01: busn_res: [bus 01-ff] end is updated to 01 pci_bus 0000:00: busn_res: [bus 00-ff] end is updated to 01 fsl-pci ffe201000.pcie: PCI host bridge to bus 0001:00 pci_bus 0001:00: root bus resource [io 0x21000-0x30fff] (bus address [0x0000-0xffff]) pci_bus 0001:00: root bus resource [mem 0xc20000000-0xc3fffffff] (bus address [0xe0000000-0xffffffff]) pci_bus 0001:00: root bus resource [bus 00] pci_bus 0001:00: busn_res: [bus 00] end is updated to ff pci 0001:00:00.0: [1957:0450] type 01 class 0x0b2000 pci 0001:00:00.0: ignoring class 0x0b2000 (doesn't match header type 01) pci 0001:00:00.0: supports D1 D2 pci 0001:00:00.0: PME# supported from D0 D1 D2 D3hot D3cold pci 0001:00:00.0: bridge configuration invalid ([bus 00-00]), reconfiguring pci 0001:00:00.0: PCI bridge to [bus 01-ff] pci 0001:00:00.0: bridge window [io 0x21000-0x21fff] pci 0001:00:00.0: bridge window [mem 0x00000000-0x000fffff] pci 0001:00:00.0: bridge window [mem 0x00000000-0x000fffff 64bit pref] pci_bus 0001:01: busn_res: [bus 01-ff] end is updated to 01 pci_bus 0001:00: busn_res: [bus 00-ff] end is updated to 01 PCI: Cannot allocate resource region 3 of device 0000:01:00.0, will remap PCI 0000:00 Cannot reserve Legacy IO [io 0x10000-0x10fff] PCI 0001:00 Cannot reserve Legacy IO [io 0x21000-0x21fff] pci 0000:00:00.0: BAR 9: can't assign mem pref (size 0x100000) pci 0000:01:00.0: BAR 3: assigned [mem 0xc01000000-0xc01ffffff 64bit] pci 0000:01:00.0: BAR 6: assigned [mem 0xc02000000-0xc0201ffff pref] pci 0000:00:00.0: PCI bridge to [bus 01] pci 0000:00:00.0: bridge window [io 0x10000-0x1ffff] pci 0000:00:00.0: bridge window [mem 0xc00000000-0xc1fffffff] pci 0001:00:00.0: PCI bridge to [bus 01] pci 0001:00:00.0: bridge window [io 0x21000-0x30fff] pci 0001:00:00.0: bridge window [mem 0xc20000000-0xc3fffffff] pci_bus 0000:00: resource 4 [io 0x10000-0x1ffff] pci_bus 0000:00: resource 5 [mem 0xc00000000-0xc1fffffff] pci_bus 0000:01: resource 0 [io 0x10000-0x1ffff] pci_bus 0000:01: resource 1 [mem 0xc00000000-0xc1fffffff] pci_bus 0001:00: resource 4 [io 0x21000-0x30fff] pci_bus 0001:00: resource 5 [mem 0xc20000000-0xc3fffffff] pci_bus 0001:01: resource 0 [io 0x21000-0x30fff] pci_bus 0001:01: resource 1 [mem 0xc20000000-0xc3fffffff]
В этом логе важными местом является вывод с момента обнаружения видеокарты:
pci 0000:01:00.0: [10de:0141] type 00 class 0x030000
После этого идет алгоритм инициализации BAR регистров pcie-устройства. Очень классная дока по этой теме по ссылке: resources.in fosecinstitute.com/system-address-map-initialization-in-x86x64-architecture-part-1-pci-based-systems/
В юбуте алгоритм инициализации (описанный в доке по ссылке) например выглядит вот так:
в файле corenet_ds.h юбута есть вот такие дефайны:
define CONFIG_SYS_PCIE1_MEM_SIZE 0x20000000 /* 512M */ #define CONFIG_SYS_PCIE1_IO_VIRT 0xf8000000 #define CONFIG_SYS_PCIE1_IO_BUS 0x00000000
В файле pci_auto.c:
pci_hose_read_config_word(hose, dev, PCI_COMMAND, &cmdstat);
cmdstat = (cmdstat & ~(PCI_COMMAND_IO | PCI_COMMAND_MEMORY)) | PCI_COMMAND_MASTER;
for (bar = PCI_BASE_ADDRESS_0;
bar < PCI_BASE_ADDRESS_0 + (bars_num * 4); bar += 4) {
/* Tickle the BAR and get the response */
#ifndef CONFIG_PCI_ENUM_ONLY
pci_hose_write_config_dword(hose, dev, bar, 0xffffffff);
debugPrintAllBarValue(__FUNCTION__,__LINE__,hose);
#endif
pci_hose_read_config_dword(hose, dev, bar, &bar_response);
/* If BAR is not implemented go to the next BAR */
if (!bar_response)
continue;
1. записывается значение 0xffffffff в регистр bar
2. считывает значение из этого же регистра.
В ядре этот же алгоритм находится в функции __pci_read_base (файл probe.c) и выглядит как то так:
pci_read_config_dword(dev, pos, &l);
pci_write_config_dword(dev, pos, l | mask);
pci_read_config_dword(dev, pos, &sz);
pci_write_config_dword(dev, pos, l);
/*
* All bits set in sz means the device isn't working properly.
* If the BAR isn't implemented, all bits must be 0. If it's a
* memory BAR or a ROM, bit 0 must be clear; if it's an io BAR, bit
* 1 must be clear.
*/
if (!sz || sz == 0xffffffff)
goto fail;
В результате этого алгоритма распознается сколько памяти нужно отразить в адресном пространстве cpu для конкретного pci-устройтва. При этом очень важной частью в логе являются значения напрямую связанные с содержимым регистров BAR:
pci 0000:01:00.0: reg 10: [mem 0xc00000000-0xc00ffffff] pci 0000:01:00.0: reg 14: [mem 0xc10000000-0xc1fffffff 64bit pref] pci 0000:01:00.0: reg 1c: [mem 0x1000ff000000-0x1000ffffffff 64bit] pci 0000:01:00.0: reg 30: [mem 0x00000000-0x0001ffff pref]
Данные значения адресов для разных платформ куда будет подключено это pcie устройство может отличаться, но они всегда будут отражать размер памяти который должен быть выделен в адресном пространстве для данного устройства. Так например BAR1(reg 14) в данном случае содержит информацию о 256мбт:
0xc1fffffff−0xc10000000 +1 = 0x10000000; 0x10000000 / 0x400 / 0x400 = 256МБт
Также нужно обращать на сообщения напрямую связанные с инициализацией BAR
pci 0000:00:00.0: BAR 9: can't assign mem pref (size 0x100000) pci 0000:01:00.0: BAR 3: assigned [mem 0xc01000000-0xc01ffffff 64bit] pci 0000:01:00.0: BAR 6: assigned [mem 0xc02000000-0xc0201ffff pref]
И на сообщения в момент инициализации видеокарты, поскольку там тоже есть информация о необходимом объеме памяти. Так, например, у меня была ситуация что в юбуте были заданы размеры памяти для pcie устройства 128Мib а требовалось 512Mib и по этой причине видео не поднималось в ядре т.е. не создавалось устройство /dev/fb0:
nouveau [ PFB][0000:01:00.0] RAM type: DDR2 nouveau [ PFB][0000:01:00.0] RAM size: 512 MiB nouveau [ PFB][0000:01:00.0] ZCOMP: 378880 tags [TTM] Zone kernel: Available graphics memory: 4063564 kiB [TTM] Zone dma32: Available graphics memory: 2097152 kiB [TTM] Initializing pool allocator [TTM] Initializing DMA pool allocator nouveau [ DRM] VRAM: 508 MiB nouveau [ DRM] GART: 512 MiB nouveau [ DRM] BIT BIOS found nouveau [ DRM] Bios version 05.43.02.88 nouveau [ DRM] TMDS table version 1.1 nouveau [ DRM] DCB version 3.0 nouveau [ DRM] DCB outp 00: 01000300 00000028 nouveau [ DRM] DCB outp 01: 04011320 00000028
Причем в dts файле ядра задавался необходимый размер памяти для видеокарты, но файл dts всеголишь декларирует и не производит каких либо настроек. Все настройки осуществляет uboot, выполняющий роль биоса на данной платформе.
Вставлю сюда без комментарив фрагмент из файла p5040ds.dts где видно каким образом можно проинформировать ядро сколько памяти выделено, но как написал выше эти данные ядро принимает и начинает с ними работать, но аппаратную перестройку при этом не осуществляет(это должен сделать uboot)):
pcie@ffe200000 {
reg = <0xf 0xfe200000 0x0 0x1000>;
/* ranges = <0x2000000 0x0 0xe0000000 0xc 0x0 0x0
0x20000000 0x1000000 0x0 0x0 0xf 0xf8000000
0x0 0x10000>;
*/
ranges = <0x2000000 0x0 0xe0000000 0xc 0x0 0x0
0x40000000 0x1000000 0x0 0x0 0xf 0xf8000000
0x0 0x10000>;
compatible = "fsl,p5040-pcie", "fsl,qoriq-pcie-v2.4", "fsl,qoriq-pcie";
device_type = "pci";
#size-cells = <0x2>;
#address-cells = <0x3>;
bus-range = <0x0 0xff>;
clock-frequency = <0x1fca055>;
interrupts = <0x10 0x2 0x1 0xf>;
fsl,iommu-parent = <0x3c>;
pcie@0 {
/* ranges = <0x2000000 0x0 0xe0000000 0x2000000 0x0 0xe0000000
0x0 0x20000000 0x1000000 0x0 0x0 0x1000000
0x0 0x0 0x0 0x10000>;
*/
ranges = <0x2000000 0x0 0xe0000000 0x2000000 0x0 0xe0000000
0x0 0x40000000 0x1000000 0x0 0x0 0x1000000
0x0 0x0 0x0 0x10000>;