SylixOS_x86_PCI串口驱动浅析
1. 适用范围
本文仅针对于3.0及上版本的SylixOS x86平台PCI转串口相关驱动架构进行简单的分析。
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2. PCI简介
外部链接标准（或称个人电脑界面，Personal Computer Interface），实际应用中简称为PCI（Peripheral Component Interconnect），是一种连接电脑主板和外部设备的总线标准。一般PCI装置可分为以下两种形式：
直接内建于主板上的集成电路，在PCI规范中称作“嵌入装置”（planar device）；或者安装在插槽上的扩充界面卡。
PCI 总线见于现代的个人电脑中，并已取代了ISA和VESA局部总线，成为了标准扩充总线。PCI总线亦常见于其他电脑类型中。PCI总线最终将被PCI Express和其他更先进的技术取代，这些技术现在已经被用于最新款的电脑中。
PCI规范规定了该总线的物理尺寸（包括线宽）、电气特性、总线时序和协议。该规范可从美国PCI-SIG协会购得。
常见的PCI卡包括网络卡、声卡、调变解调器（调制解调器）、电视卡和硬盘控制器等，另外还有USB和串列埠等端口。原本显卡通常也是PCI装置，但很快其频宽已不足以支援显卡的性能。PCI显卡现在仅用在需要额外的外接显示器或主板上没有AGP和PCI Express槽的情况。
3. PCI串口卡简介
串口卡主要是用来扩展PC的串口数量和种类。常见的x86机器主板上可能只有一个或者两个RS232的串口接口，在某些场景下不能满足对串口的需求，于是就有了PCI串口卡。通常PCI串口卡会支持拓展2至8个串口，也会支持RS232，RS485，RS422这几种串口格式。PCI串口卡在工业和军工领域运用广泛。
4. PCI串口驱动架构分析
4.1 SylixOS下一般的PCI驱动架构
在x86的base工程libsylixos/SylixOS/driver/pci/null路径下，提供了SylixOS PCI驱动示例：pciNullDev.c。
pciNullDev.c中主要实现了如表 41所示五个主体框架函数。
表 41 pciNullDev.c中主体函数
| 函数名 | 函数功能 |
| pciNullDevInit | PCI设备驱动初始化 |
| pciNullDevProbe | PCI设备ID探测和资源信息初始化 |
| pciNullDevRemove | 删除PCI设备 |
| pciNullDevIdTblGet | 获取PCI设备ID表的表头与表头大小 |
| pciNullDevIsr | PCI设备驱动中断服务程序 |
函数pciNullDevInit
该函数主要用来初始化PCI设备驱动，其调用pciNullDevIdTblGet等函数将相关的PCI设备结构体填充完成，并调用API_PciDrvRegister函数注册PCI设备驱动。
函数pciNullDevProbe
该函数由SylixOS PCI子系统回调，主要完成更新设备驱动版本信息，设备索引号，获取设备MEM、IO、IRQ等资源信息以及中断连接与使能操作。
函数pciNullDevRemove
该函数由SylixOS PCI子系统回调，主要完成删除PCI设备的一系列操作，在该示例中没有实现相关功能代码。
函数pciNullDevIdTblGet
该函数主要由pciNullDevInit函数调用，用来获取相关PCI设备的ID表的表头与表的大小。
函数pciNullDevIsr
该函数为驱动服务函数，主要提供了该PCI设备驱动的中断服务处理，在该示例中中断服务处理没有实现相关功能代码。
pciNullDev.c示例中的PCI设备驱动的流程如图 41所示：
图 41 pciNullDev.c设备驱动大致流程
4.2 SylixOS下PCI串口设备的驱动架构
在x86的base工程libsylixos/SylixOS/driver/pci/sio路径存放的是PCI串口卡驱动。pciSioExar.c和pciSioNetmos.c均是PCI串口卡的驱动，是针对不同厂商的适配。一般PCI串口卡都是使用了16c500这一系列的串口芯片，这里着重分析pciSioNetmos.c。
4.2.1 PCI设备ID表
如程序清单 41所示pciSioNetmos.c中有一个驱动支持的设备ID表结构体数组。PCI驱动通过PCI总线获取设备相关ID数据和驱动中的驱动支持设备ID表来匹配加载相关的驱动。
程序清单 41 驱动支持设备ID表
/*********************************************************************************************************
驱动支持的设备 ID 表, 用于驱动与设备进行自动匹配, 与 Linux 参数保持一致.
*********************************************************************************************************/
staticconstPCI_DEV_ID_CB pciSioNetmosIdTbl[] = {
{
PCI_VENDOR_ID_NETMOS, PCI_DEVICE_ID_NETMOS_9901,
0xa000, 0x1000, 0, 0,
netmos_9912
},
{
PCI_VENDOR_ID_NETMOS, PCI_DEVICE_ID_NETMOS_9912,
0xa000, 0x1000, 0, 0,
netmos_9912
},
{
PCI_VENDOR_ID_NETMOS, PCI_DEVICE_ID_NETMOS_9922,
0xa000, 0x1000, 0, 0,
netmos_9912
},
{
PCI_VENDOR_ID_NETMOS, PCI_DEVICE_ID_NETMOS_9904,
0xa000, 0x1000, 0, 0,
netmos_9912
},
{
PCI_VENDOR_ID_NETMOS, PCI_DEVICE_ID_NETMOS_9900,
0xa000, 0x1000, 0, 0,
netmos_9912
},
{
} /* terminatelist */
}如程序清单 42，在x86的base工程libsylixos/SylixOS/system/drvice/pci/pciDrv.h中定义了设备ID表数据结构体PCI_DEV_ID_CB，其中包含厂商ID，设备ID，子厂商ID，子设备ID，设备类，设备子类，设备私有数据这7个相关属性，与Linux的PCI结构一致。
程序清单 42 驱动支持设备ID表结构体
/*********************************************************************************************************
驱动支持设备列表控制块
*********************************************************************************************************/
typedefstruct {
UINT32 PCIDEVID_uiVendor; /* 厂商 ID */
UINT32 PCIDEVID_uiDevice; /* 设备 ID */
UINT32 PCIDEVID_uiSubVendor; /* 子厂商 ID */
UINT32 PCIDEVID_uiSubDevice; /* 子设备 ID */
UINT32 PCIDEVID_uiClass; /* 设备类 */
UINT32 PCIDEVID_uiClassMask; /* 设备子类 */
ULONG PCIDEVID_ulData; /* 设备私有数据 */
} PCI_DEV_ID_CB;4.2.2 函数介绍
如表 42所示在pciSioNetmos.c除了实现了和示例驱动中类似的Init、Probe、Remove、IdTblGet、Isr这五个相关类型的函数外，还实现了其他的设备相关驱动的函数。
表 4-2 pciSioNetmos.c实现的相关函数
| 函数名 | 函数功能 |
| pciSioNetmosInit | PCI NETMOS 16c550 控制器驱动相关初始化 |
| pciSioNetmosProbe | PCI NETMOS 16c550 板卡驱动探测设备 |
| pciSioNetmosRemove | 总线上移除 PCI 设备 |
| pciSioNetmosIdTblGet | 获取PCI设备ID表的表头与表头大小 |
| pciSioNetmosChan | 创建一个 SIO 通道 |
| pciSioNetmosIsr | PCI设备驱动中断服务程序 |
| pciSioNetmosGetReg | 获得 NETMOS 16C550 寄存器的值 |
| pciSioNetmosGetReg | 设置 NETMOS 16C550 寄存器 |
函数pciSioNetmosInit
该函数和pciNullDevInit一样，调用pciNullDevIdTblGet获取驱动支持设备ID表的表头和大小，并设置驱动名为“pci_netmos”，pciSioNetmosProbe和pciSioNetmosRemove复制给PCI设备驱动控制块，调用API_PciDrvRegister函数注册PCI设备驱动。
函数pciSioNetmosProbe
该函数通过驱动设置的参数获取设备MEM的其实地址和MEM的大小，通过调用API_PciDevIoRemap重新映射驱动的内存空间地址，根据驱动设置的参数获取设备中断资源并注册，启动PCI总线的主模式，并调用pciSioNetmosChan函数来初始化串口设备的通道参数，最后通过ttyDevCreate函数创建出串口设备。
函数pciSioNetmosRemove
和函数pciNullDevRemove一样，实现总线上移除PCI设备时的处理，这里在pciSioNetmos.c里面没有实现相关方法。
函数pciSioNetmosIdTblGet
和pciNullDevIdTblGet一样，用来从驱动支持设备ID表中获取相关PCI设备的ID表的表头与表的大小。
函数pciSioNetmosChan
PCI串口驱动的关键函数，该函数将PCI设备驱动和串口设备驱动相互连接起来了。将驱动设置好的串口参数，PCI串口的中断和pciSioNetmosSetReg，pciSioNetmosGetReg函数赋值给PCI设备串口通道结构体，调用API_PciDevInterDisable先禁能PCI串口设备的中断，然后调用系统的16c550串口驱动中的sio16c550Init来初始化相关PCI串口通道，随后调用API_PciDevInterConnect，API_PciDevInterEnable连接并使能PCI串口设备中断，完成PCI串口通道的创建。
函数pciSioNetmosIsr
PCI串口的中断服务函数，该函数是在PCI设备的中断函数服务中调用了系统的16c550串口驱动服务函数，来完成对应的串口中断处理事务。
函数pciSioNetmosGetReg
该函数被系统串口驱动回调，用于读取PCI设备对应通道相关寄存器地址的值。
函数pciSioNetmosSetReg
该函数被系统串口驱动回调，用于设置PCI设备对应通道相关寄存器地址的值。
pciSioNetmos.c示例中的PCI设备驱动的函数结构如图 44所示：
图 44 pciSioNetmos.c设备驱动大体流程
5. 总结
PCI串口驱动本质上是PCI驱动和串口驱动的一个结合，上层通过系统的串口驱动来封装出串口所需要的操作接口，下层由PCI驱动来和PCI总线上的设备进行各种操作。
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