深入解析PCIE初始化配置流程与寄存器映射技术

PCI Express（简称PCIe）是一种高速串行计算机扩展总线标准，用于点对点串行连接。它是PCI标准的进化版本，提供了比PCI总线更高的性能和更低的能耗。初始化配置流程是确保PCIe设备能够正确识别和通信的关键步骤。本文将详细解释PCIE初始化配置流程中的关键步骤及其涉及的寄存器操作。 1. 写寄存器和读寄存器操作 在初始化过程中，对寄存器的读写操作是基础。例如，将数据0x6000_0000写入到寄存器地址0x5000_020C，通常表示为“0x6000_0000 -> 0x5000_020C(W)”，这里的(W)代表写操作。同样，“0x5000_0144(R) -> D”表示从寄存器地址0x5000_0144读取数据并将其保存为D。 2. AXIBar到PCIe BAR映射 在PCIe初始化中，AXI总线地址(AXIBar)需要映射到PCIe地址空间。如果系统中存在多个PCIe终端设备(EP)，每个EP的PCIe域地址可能是不同的。比如，第一个EP的地址是0x6000_0000，第二个EP的地址可能是0x7000_0000。在给EP1发送数据时，需要将寄存器配置为0x6000_0000，同理给EP2时则配置为0x7000_0000。这一步骤确保了数据能够在AXI域和PCIe域之间正确传输。 3. 清除中断 PCIe设备在工作过程中可能会产生各种中断信号。初始化流程中的一个重要环节是清除这些中断，通常通过写入特定值来实现。例如，向寄存器地址0x5000_013C写入0x0来清除中断，向0x5000_0138写入0xFFFF_FFFF来关闭所有中断。 4. RC配置空间初始化 RC（Root Complex）是PCIe架构中的根组件，负责对整个PCIe拓扑结构进行初始化。在配置RC时，需要对RC的配置空间进行设置，比如使能IO、memory和bus master。例如，向寄存器地址0x5000_0004写入0x147来实现这一目的。同样，向0x5000_0018写入0x0001_0100以设置subordinate bus number、secondary bus number和primary bus number。 5. 等待建链 PCIe设备间的连接建立是一个重要环节，需要确认链路状态。在这一过程中，会不断读取链路状态寄存器，检查链路是否已经建立。例如，通过读取0x5000_0144寄存器的值并与0x800进行按位与操作，检查结果的第11位是否为1，以此判断链路是否已经建立（link up）。链路建立成功后，设备之间可以进行数据交换。 6. EP BAR空间配置 在PCIe总线中，设备的基地址寄存器（BAR）用于映射内存或IO空间。在初始化配置EP（Endpoint）时，需要对EP的BAR空间进行设置。向特定的寄存器写入PCIe域地址，比如0x6000_0000 -> 0x5010_0010(W)，用以配置EP的BAR空间。这里0x5010_xxxx地址表明正在配置的是EP的BAR空间，且BUS Number >= 1表示这是一个RP（Root Port）配置的EP的配置空间的基地址。此外，BAR地址的数据应与RC配置的EP端PCIe BAR地址一致，从而确保RC的S总线能够发送数据给EP。 7. EP配置空间初始化 最后，对EP的配置空间进行初始化，设置其功能和状态。比如向寄存器地址0x5010_0010写入0x7，可能用于设置EP的配置空间的某些标志位。 通过上述步骤，可以完成PCIe设备的初始化配置流程。每一步骤都是确保设备能够正确地进行数据交互和通信的关键。正确理解和执行这些初始化步骤对于建立稳定、高效的PCIe通信至关重要。