We (hereinafter referred to as On (a)) in On the Linux PCI device driver (a) introduces the PCI configuration register set, and Linux PCI initialization is the use of these registers is carried out. Later we will give an example to illustrate the Linux PCI device driver main content (not all content), where only the introductory text in nature and does not involve analysis of specific code, because the code to be analyzed, then, is the basic Linux kernel source code scenario analysis (volume II) interpretation of Chapter VIII, if you want readers to analyze the code, can refer to the contents of the book, here we will not go in-depth analysis of the code.
Linux PCI device driver code must scan all of the PCI bus, looking for all PCI devices in the system (including the PCI-PCI bridge device). Each system has a PCI bus ID number, root PCI bus number zero. The hybrid or all of bus lines (since there may be more than a Host / PCI bridge, then there may be a plurality of bus lines)
through node members which pci_bus structure of the links into a global lines through the list, which header consists struct
the list_head pci_root_buses global variable of type described, we can see the line 38 are defined as follows /linux-2.4.18/linux/drivers/pci/pci.c of:
LIST_HEAD(pci_root_buses);
And all of the following lines through underlying bus through the node members which pci_bus structural body linked to the children of its parent chain bus. Thus, both the PCI bus through the list, Linux kernel will pci_bus all structures in a way to organize an inverted tree.
Further, each PCI device represented by a pci_dev structure, each structure pci_dev simultaneously connected to the two queues, one hand linked into a general queue structure through its members pci_dev global_list (head of the queue is pci_devices); while bus_list engaged by its members in the queue structure pci_dev bus devices (queue head is pci_bus.devices, i.e. the pci device pci bus devices located queue), and the pointer bus (refer to the structure where the bus pci_dev members) representative of point the structure in which they pci_bus bus. If a particular device is a PCI-PCI bridge, but also make the pointer point to represent pci_bus subordinate domains of another PCI bus. Similarly, we can see the following definition in line 39 /linux-2.4.18/linux/drivers/pci/pci.c of:
LIST_HEAD(pci_devices);
For PCI devices list, we can be understood in Figure 1.
Note: This figure is taken from Linux device driver development explain Chapter 21 PCI device drivers.
While the PCI system structure diagram in our Discussion (a) posted in FIG. 1, Linux kernel data structure corresponding to Figure 2 shown here.
Linux Kernel PCI Data Structure
Linux PCI初始化代码从PCI总线0开始扫描，它通过读取"Vendor ID"和"Device ID"来试图发现每一个插槽上的设备。如果发现了一个PCI-PCI桥，则创建一个pci_bus数据结构并且连入到由pci_root_buses指向的pci_bus和pci_dev数据结构组成的树中。PCI初始化代码通过设备类代码0x060400来判断一个PCI设备是否是PCI-PCI桥。然后，Linux核心开始构造这个桥设备另一端的PCI总线和其上的设备。如果还发现了桥设备，就以同样的步骤来进行构建。这个处理过程称之为深度优先算法。PCI-PCI桥横跨在两条总线之间，寄存器PCI_PRIMARY_BUS和PCI_SECONDARY_BUS的内容就说明了其上下两端的总线号，其中PCI_SECONDARY_BUS就是该PCI-PCI桥所连接和控制的总线，而PCI_SUBORDINATE_BUS则说明自此以下、在以此为根的子树中最大的总线号是什么。
我们可以在/linux-2.4.18/linux/include/linux/pci.h看到如下定义：
/* Header type 1 (PCI-to-PCI bridges) */
#define PCI_PRIMARY_BUS 0x18
/* Primary bus number */
#define PCI_SECONDARY_BUS 0x19
/* Secondary bus number */
#define PCI_SUBORDINATE_BUS 0x1a
/* Highest bus number behind the bridge */由于在枚举阶段做的是深度优先扫描，所以子树中的总线号总是连续递增的。当CPU往I/O寄存器0xCF8中写入一个综合地址以后，从0号总线开始，每个PCI-PCI桥会把综合地址中的总线号与自身的总线号相比，如果相符就用逻辑设备号在本总线上寻访目标设备；否则就进一步把这个总线号与PCI_SUBORDINATE_BUS中的内容相比，如果目标总线号落在当前子树范围中，就把综合地址传递给其下的各个次层PCI-PCI桥，要不然就不予理睬。这样，最终就会找到目标设备。当然，这个过程只是在PCI设备的配置阶段需要这样做，一旦配置完成，CPU就直接通过有关的总线地址访问目标设备了。
PCI-PCI桥要想正确传递对PCI I/O，PCI Memory或PCI
Configuration地址空间的读和写请求，必须知道下列信息：
(1)Primary Bus Number(主总线号)
该PCI-PCI桥所处的PCI总线称为主总线。
(2)Secondary Bus Number(子总线号)
该PCI-PCI桥所连接的PCI总线称为子总线/次总线号。
(3)Subordinate Bus Number
PCI总线的下属PCI总线的总线编号最大值。有点绕，看后面的分析就明白了。
PCI I/O和 PCI Memory窗口
PCI桥的配置寄存器与一般的PCI设备不同。一般PCI设备可以有6个地址区间，外加一个ROM区间，代表着设备上实际存在的存储器或寄存器区间。而PCI桥，则本身并不一定有存储器或寄存器区间，但是却有三个用于地址过滤的区间。每个地址过滤区间决定了一个地址窗口，从CPU一侧发出的地址，如果落在PCI桥的某个窗口内，就可以穿过PCI桥而到达其所连接的总线上。此外，PCI桥的命令寄存器中还有”memory access enable”和”I/O access enable ”的两个控制位，当这两个控制位为0时，这些窗口就全都关上了。在未完成对PCI总线的初始化之前，还没有为PCI设备上的各个区间分配合适的总线地址时，正是因为这两个控制位为0，才不会对CPU一侧造成干扰。例如， 对于浅谈(一)的 PCI系统示意图 ，仅当读和写请求中的PCI I/O或PCI memory地址属于SCSI或Ethernet设备时，PCI-PCI桥才将这些总线上的请求从PCI总线0传递到PCI总线1。这种过滤机制可以避免地址在系统中没必要的繁衍。为了做到这点，每个PCI-PCI桥必须正确地被设置好它所负责的PCI I/O或PCI memory的起始地址和大小。当一个读或写请求地址落在其负责的范围之内，这个请求将被映射到次级的PCI总线上。系统中的PCI-PCI桥一旦设置完毕，如果Linux中的设备驱动程序存取的PCI
I/O和PCI memory地址落在在这些窗口之内，那么这些PCI-PCI桥就是透明的。这是个很重要的特性，使得Linux
PCI设备驱动程序开发者的工作容易些。
问题是配置一个PCI-PCI桥的时候，并不知道这个PCI-PCI桥的subordinate bus number。那么就不知道该PCI桥下面是否还有其他的PCI-PCI桥。即使你知道，也不清楚如何对它们赋值。解决方法是利用上述的深度扫描算法来扫描每个总线。每当发现PCI-PCI桥就对它进行赋值。当发现一个PCI-PCI桥时，可以确定它的secondary bus number。然后我们暂时先将其subordinate bus number赋值为0xFF。紧接着，开始扫描该PCI-PCI桥的downstream桥。这个过程看起来有点复杂,下面的例子将给出清晰的解释：
PCI-PCI桥编号--第一步
以图3的拓扑结构为例，扫描时首先发现的桥是Bridge1。Bridge 1的downstream PCI总线号码被赋值1。自然该桥的secondary bus number也是1。其subordinate bus number暂时赋值为0xFF。上述赋值的含义是所有类型1的含有PCI总线1或更高(<255)的号码的PCI配置地址将被Bridge 1传递到PCI总线1上。如果PCI总线号是1，Bridge 1 还负责将配置地址的类型转换成类型0(对于这里说的类型0和类型1，请参考浅谈(一))。否则，就不做转换。上述动作就是开始扫描总线1时Linux PCI初始化代码所完成的对总线0的配置工作。
PCI-PCI桥编号--第二步
由于Linux PCI设备驱动使用深度优先算法进行扫描，所以初始化代码开始扫描总线1。从而Bridge
2被发现。因为在Bridge 2下面发现不再有PCI-PCI桥，所以Bridge 2的subordinate
bus number是2，等于它的secondary bus number。图4显示了在这个时刻总线和PCI-PCI桥的赋值情况。
PCI-PCI桥编号--第三步
Linux PCI设备驱动代码从总线2的扫描中回来接着进行扫描总线1，发现Bridge 3。它的primary bus number被赋值为1，secondary bus number为3。因为总线3上还发现了PCI-PCI桥，所以Bridge
3的subordinate bus number暂时赋值0xFF。图5显示了这个时刻系统配置的状态。到目前为止，含有总线号1，2，3的类型1的PCI配置都可以正确地传送到相应的总线上。
PCI-PCI桥编号--第四步
现在Linux开始扫描PCI总线3，Bridge3的downstream。PCI总线3上有另外一个PCI-PCI桥，Bridge4。因此Bridge 4的primary
bus number的值为3，secondary bus number为4。由于Bridge 4下面没有别的桥设备，所以Bridge 4的subordinate bus number为4。然后回到PCI-PCI Bridge 3。这时就将Bridge 3的subordinate bus number从0xFF改为4，表示总线4是从Bridge 3往下走的最远的PCI-PCI桥。最后，Linux PCI设备驱动代码将4以同样的道理赋值给Bridge 1的subordinate bus number。图6反映了系统最后的状态。
注：浅谈Linux PCI设备驱动（二）暂时的整体结构就是这样了，后续可能还会有些细节上的修补和添加。在此强烈推荐想学Linux PCI设备驱动的朋友结合《Linux内核源代码情景分析下册》第八章和《Linux设备驱动开发详解》第21章 来学习。感谢您关注本文。
我们在浅谈Linux PCI设备驱动（一）中(以下简称浅谈(一) )介绍了PCI的配置寄存器组，而Linux PCI初始化就是使用了这些寄存器来进行的。后面我们会举个例子来说明Linux PCI设备驱动的主要工作内容(不是全部内容)，这里只做文字性的介绍而不会涉及具体代码的分析，因为要分析代码的话，基本就是对 Linux内核源代码情景分析(下册)第八章的解读，读者若想分析代码，可以参考该书的内容，我们这里就不去深入分析这些代码了。
Linux PCI设备驱动代码必须扫描系统中所有的PCI总线，寻找系统中所有的PCI设备(包括PCI-PCI桥设备)。系统中的每条PCI总线都有个编号number，根PCI总线的编号为0。系统当前存在的所有根总线(因为可能存在不止一个Host/PCI桥，那么就可能存在多条根总线)
都通过其pci_bus结构体中的node成员链接成一个全局的根总线链表，其表头由struct
list_head类型的全局变量pci_root_buses来描述，我们在/linux-2.4.18/linux/drivers/pci/pci.c的38行可以看到如下定义：
LIST_HEAD(pci_root_buses);
而根总线下面的所有下级总线则都通过其pci_bus结构体中的node成员链接到其父总线的children链表中。这样，通过这两种PCI总线链表，Linux内核就将所有的pci_bus结构体以一种倒置树的方式组织起来。
另外，每个PCI设备都由一个pci_dev结构体表示，每个pci_dev结构体都同时连入两个队列，一方面通过其成员global_list挂入一个总的pci_dev结构队列(队列头是pci_devices)；同时又通过成员bus_list挂入其所在总线的pci_dev结构队列devices(队列头是pci_bus.devices,即该pci设备所在的pci总线的devices队列)，并且使指针bus(指pci_dev结构体里的bus成员)指向代表着其所在总线的pci_bus结构。如果具体的设备是PCI-PCI桥，则还要使其指针subordinate指向代表着另一条PCI总线的pci_bus结构。同样我们在/linux-2.4.18/linux/drivers/pci/pci.c的39行可以看到如下定义：
LIST_HEAD(pci_devices);
对于PCI设备链表，我们可以通过图1来理解。
注：该图摘自Linux设备驱动开发详解第21章 PCI设备驱动。
而对于我们在浅谈(一)中贴出的图1的PCI系统结构示意图，Linux内核中对应的数据结构如这里的图2所示。
Linux内核PCI数据结构
Linux PCI初始化代码从PCI总线0开始扫描，它通过读取"Vendor ID"和"Device ID"来试图发现每一个插槽上的设备。如果发现了一个PCI-PCI桥，则创建一个pci_bus数据结构并且连入到由pci_root_buses指向的pci_bus和pci_dev数据结构组成的树中。PCI初始化代码通过设备类代码0x060400来判断一个PCI设备是否是PCI-PCI桥。然后，Linux核心开始构造这个桥设备另一端的PCI总线和其上的设备。如果还发现了桥设备，就以同样的步骤来进行构建。这个处理过程称之为深度优先算法。PCI-PCI桥横跨在两条总线之间，寄存器PCI_PRIMARY_BUS和PCI_SECONDARY_BUS的内容就说明了其上下两端的总线号，其中PCI_SECONDARY_BUS就是该PCI-PCI桥所连接和控制的总线，而PCI_SUBORDINATE_BUS则说明自此以下、在以此为根的子树中最大的总线号是什么。
我们可以在/linux-2.4.18/linux/include/linux/pci.h看到如下定义：
/* Header type 1 (PCI-to-PCI bridges) */
#define PCI_PRIMARY_BUS 0x18
/* Primary bus number */
#define PCI_SECONDARY_BUS 0x19
/* Secondary bus number */
#define PCI_SUBORDINATE_BUS 0x1a
/* Highest bus number behind the bridge */由于在枚举阶段做的是深度优先扫描，所以子树中的总线号总是连续递增的。当CPU往I/O寄存器0xCF8中写入一个综合地址以后，从0号总线开始，每个PCI-PCI桥会把综合地址中的总线号与自身的总线号相比，如果相符就用逻辑设备号在本总线上寻访目标设备；否则就进一步把这个总线号与PCI_SUBORDINATE_BUS中的内容相比，如果目标总线号落在当前子树范围中，就把综合地址传递给其下的各个次层PCI-PCI桥，要不然就不予理睬。这样，最终就会找到目标设备。当然，这个过程只是在PCI设备的配置阶段需要这样做，一旦配置完成，CPU就直接通过有关的总线地址访问目标设备了。
PCI-PCI桥要想正确传递对PCI I/O，PCI Memory或PCI
Configuration地址空间的读和写请求，必须知道下列信息：
(1)Primary Bus Number(主总线号)
该PCI-PCI桥所处的PCI总线称为主总线。
(2)Secondary Bus Number(子总线号)
该PCI-PCI桥所连接的PCI总线称为子总线/次总线号。
(3)Subordinate Bus Number
PCI总线的下属PCI总线的总线编号最大值。有点绕，看后面的分析就明白了。
PCI I/O和 PCI Memory窗口
PCI桥的配置寄存器与一般的PCI设备不同。一般PCI设备可以有6个地址区间，外加一个ROM区间，代表着设备上实际存在的存储器或寄存器区间。而PCI桥，则本身并不一定有存储器或寄存器区间，但是却有三个用于地址过滤的区间。每个地址过滤区间决定了一个地址窗口，从CPU一侧发出的地址，如果落在PCI桥的某个窗口内，就可以穿过PCI桥而到达其所连接的总线上。此外，PCI桥的命令寄存器中还有”memory access enable”和”I/O access enable ”的两个控制位，当这两个控制位为0时，这些窗口就全都关上了。在未完成对PCI总线的初始化之前，还没有为PCI设备上的各个区间分配合适的总线地址时，正是因为这两个控制位为0，才不会对CPU一侧造成干扰。例如， 对于浅谈(一)的 PCI系统示意图 ，仅当读和写请求中的PCI I/O或PCI memory地址属于SCSI或Ethernet设备时，PCI-PCI桥才将这些总线上的请求从PCI总线0传递到PCI总线1。这种过滤机制可以避免地址在系统中没必要的繁衍。为了做到这点，每个PCI-PCI桥必须正确地被设置好它所负责的PCI I/O或PCI memory的起始地址和大小。当一个读或写请求地址落在其负责的范围之内，这个请求将被映射到次级的PCI总线上。系统中的PCI-PCI桥一旦设置完毕，如果Linux中的设备驱动程序存取的PCI
I/O和PCI memory地址落在在这些窗口之内，那么这些PCI-PCI桥就是透明的。这是个很重要的特性，使得Linux
PCI设备驱动程序开发者的工作容易些。
问题是配置一个PCI-PCI桥的时候，并不知道这个PCI-PCI桥的subordinate bus number。那么就不知道该PCI桥下面是否还有其他的PCI-PCI桥。即使你知道，也不清楚如何对它们赋值。解决方法是利用上述的深度扫描算法来扫描每个总线。每当发现PCI-PCI桥就对它进行赋值。当发现一个PCI-PCI桥时，可以确定它的secondary bus number。然后我们暂时先将其subordinate bus number赋值为0xFF。紧接着，开始扫描该PCI-PCI桥的downstream桥。这个过程看起来有点复杂,下面的例子将给出清晰的解释：
PCI-PCI桥编号--第一步
以图3的拓扑结构为例，扫描时首先发现的桥是Bridge1。Bridge 1的downstream PCI总线号码被赋值1。自然该桥的secondary bus number也是1。其subordinate bus number暂时赋值为0xFF。上述赋值的含义是所有类型1的含有PCI总线1或更高(<255)的号码的PCI配置地址将被Bridge 1传递到PCI总线1上。如果PCI总线号是1，Bridge 1 还负责将配置地址的类型转换成类型0(对于这里说的类型0和类型1，请参考浅谈(一))。否则，就不做转换。上述动作就是开始扫描总线1时Linux PCI初始化代码所完成的对总线0的配置工作。
PCI-PCI桥编号--第二步
由于Linux PCI设备驱动使用深度优先算法进行扫描，所以初始化代码开始扫描总线1。从而Bridge
2被发现。因为在Bridge 2下面发现不再有PCI-PCI桥，所以Bridge 2的subordinate
bus number是2，等于它的secondary bus number。图4显示了在这个时刻总线和PCI-PCI桥的赋值情况。
PCI-PCI桥编号--第三步
Linux PCI设备驱动代码从总线2的扫描中回来接着进行扫描总线1，发现Bridge 3。它的primary bus number被赋值为1，secondary bus number为3。因为总线3上还发现了PCI-PCI桥，所以Bridge
3的subordinate bus number暂时赋值0xFF。图5显示了这个时刻系统配置的状态。到目前为止，含有总线号1，2，3的类型1的PCI配置都可以正确地传送到相应的总线上。
PCI-PCI桥编号--第四步
现在Linux开始扫描PCI总线3，Bridge3的downstream。PCI总线3上有另外一个PCI-PCI桥，Bridge4。因此Bridge 4的primary
bus number的值为3，secondary bus number为4。由于Bridge 4下面没有别的桥设备，所以Bridge 4的subordinate bus number为4。然后回到PCI-PCI Bridge 3。这时就将Bridge 3的subordinate bus number从0xFF改为4，表示总线4是从Bridge 3往下走的最远的PCI-PCI桥。最后，Linux PCI设备驱动代码将4以同样的道理赋值给Bridge 1的subordinate bus number。图6反映了系统最后的状态。
注：浅谈Linux PCI设备驱动（二）暂时的整体结构就是这样了，后续可能还会有些细节上的修补和添加。在此强烈推荐想学Linux PCI设备驱动的朋友结合《Linux内核源代码情景分析下册》第八章和《Linux设备驱动开发详解》第21章 来学习。感谢您关注本文。