《PCI Express体系结构导读》随记 —— 第I篇 第2章 PCI总线的桥与配置（24）

接前一篇文章：《PCI Express体系结构导读》随记 —— 第I篇 第2章 PCI总线的桥与配置（23）

2.4?PCI总线的配置

PCI总线定义了两类配置请求，一个是Type 00h配置请求，另一个是Type 01h配置请求。PCI总线使用这些配置请求访问PCI总线树上的设备配置空间，包括PCI桥和PCI Agent设备的配置空间。

其中，HOST主桥或者PCI桥使用Type 00h配置请求，来访问与HOST主桥或者PCI桥直接相连的PCI Agent设备或者PCI桥（此时PCI桥作为一个PCI设备，接收访问其配置空间的读写请求）；而HOST主桥或者PCI桥使用Type 01h配置请求，需要至少穿越一个PCI桥，访问没有与其直接相连的PCI Agent设备或者PCI桥。如图2-8所示，HOST主桥可以使用Type 00h配置请求访问PCI设备01，而使用Type 01h配置请求通过PCI桥1、2或者3转换为Type 00h配置请求之后，访问PCI总线树上的PCI设备11、21、22、31和32。也就是说，最终Type 01h配置请求（都）将会被转换为Type 00h配置请求，然后再访问PCI Agent设备。

2.4.4??PCI总线Device号的分配

一条PCI总线会挂接各种各样的PCI设备，而每一个PCI设备在PCI总线下具有唯一的设备号。系统软件通过总线号和设备号定位一个PCI设备之后，才能访问这个PCI设备的配置寄存器。值得注意的是，系统软件使用“地址寻址方式”访问PCI设备的存储器和I/O地址空间，这与访问配置空间使用的“ID寻址方式”不同。

PCI设备的IDSEL信号与PCI总线的AD[31:0]信号的连接关系决定了该设备在这条PCI总线的设备号。如上文所述，每一个PCI设备都使用独立的IDSEL信号，该信号将与PCI总线的AD[31:0]信号连接，IDSEL信号的含义见1.2.2节（《PCI Express体系结构导读》随记 —— 第I篇 第1章 PCI总线的基本知识（7））。

在此我们简要回顾PCI的配置读写事务使用的时序。如图1-3所示：

PCI总线事务由一个地址周期加若干个数据周期组成。在进行配置读写请求总线事务时，C/BE#信号线的值在地址周期中为0x1010或者为0x1011，表示当前总线事务为配置读或者配置写请求。此时出现在AD[31:0]总线上的值并不是目标设备的PCI总线地址，而是目标设备的ID号，这与PCI总线进行I/O或者存储器请求时不同，因为PCI总线使用ID号而不是PCI总线地址对配置空间进行访问。

如图2-12所示，在配置读写总线事务的地址周期中，AD[10:0]信号已经被Function Number和Register Number使用，因此PCI设备的IDSEL只能与AD[31:11]信号连接。

认真的读者一定可以发现在CONFIG_ADDRESS寄存器中Device Number字段一共有5位可以表示32个设备，而AD[31:11]只有21位，显然在这两者之间无法建立一一对应的映射关系。因此在一条PCI总线上如果有21个以上的PCI设备，那么总是有几个设备无法与AD[31:11]信号线连接，从而PCI总线无法访问这些设备。因为PCI总线在配置请求的地址周期中，只能使用第31~11这些AD信号，所以在一条总线上最多也只能挂接21个PCI设备。这21个设备可能是从0到20、也可能是从11到31排列。从而系统软件在遍历PCI总线时，还是需要从0到31遍历整条PCI总线。

在实际的应用中，一条PCI总线能够挂接21个设备已经足够了，实际上由于PCI总线的负载能力有限，即便总线频率为33MHz的情况下，在一条PCI总线中最多也只能挂接10个负载，一条PCI总线所能挂接的负载详见表1-1。

AD信号线与PCI设备IDSEL线的连接关系如图2-14所示：

PCI总线推荐了一种Device Number字段与AD[31:16]之间的映射关系。其中PCI设备0与Device Number字段的0b00000对应；PCI设备1与Device Number字段的0b00001对应，并以此类推，PCI设备15与Device Number字段的0b01111对应。在这种映射关系之下，一条PCI总线中，与信号线AD16相连的PCI设备其设备号为0；与信号线AD17相连的PCI设备其设备号为1；以此类推，与信号线AD31相连的PCI设备其设备号为15。

在Type 00h配置请求中，设备号并没有像Function Number和Register Number那样以编码的形式出现在AD总线上，而是与AD信号一一对应，如图2-12所示：

这里有一个原则需要读者注意，就是对PCI设备的配置寄存器进行访问时，一定要有确定的Bus Number、Device Number、Function Number和Register Number，这“四元组”缺一不可。在Type 00h配置请求中，Device Number由AD[31:11]信号线与PCI设备IDSEL信号的连接关系确定；Function Number保存在AD[10:8]字段中；而Register Number保存在AD[7:0]字段中。

在Type 01h配置请求中，也有完整的四元组信息。

在一个处理器系统的设计中，如果在一条PCI总线上使用的PCI插槽少于4个时，建议优先使用AD[17:20]信号与PCI设备的IDSEL信号连接。因为PCI-X总线规范建议使用AD17连接PCI设备1、AD18连接PCI设备2、AD19连接PCI设备3、AD20连接PCI设备4，采用这种方法便于实现PCI总线与PCI-X总线的兼容。

至此，“2.4?PCI总线的配置”就全部讲解完了。