基地址寄存器(BAR)在配置空間(Configuration Space)中的位置如下圖所示:

其中Type0 Header最多有6個(gè)BAR,而Type1 Header最多有兩個(gè)BAR。這就意味著,對于Endpoint來說,最多可以擁有6個(gè)不同的地址空間。但是實(shí)際應(yīng)用中基本上不會(huì)用到6個(gè),通常1~3個(gè)BAR比較常見。
主要注意的是,如果某個(gè)設(shè)備的BAR沒有被全部使用,則對應(yīng)的BAR應(yīng)被硬件全被設(shè)置為0,并且告知軟件這些BAR是不可以操作的。對于被使用的BAR來說,其部分低比特是不可以被軟件操作的,只有其高位才可以被軟件操作。而這些不可操作的低比特決定了當(dāng)前BAR支持的操作類型和可申請的地址空間的大小。
一旦BAR的值確定了(Have been programmed),其指定范圍內(nèi)的當(dāng)前設(shè)備中的內(nèi)部寄存器(或內(nèi)部存儲(chǔ)空間)就可以被訪問了。當(dāng)該設(shè)備確認(rèn)某一個(gè)請求(Request)中的地址在自己的BAR的范圍內(nèi),便會(huì)接受這請求。
下面用幾個(gè)簡單的例子來熟悉BAR的機(jī)制:
例1.32-bit Memory Address Space Request
如下圖所示,請求一個(gè)4KB的NP-MMIO一般需要以下三個(gè)步驟:

Step1:如圖中(1)所示,未初始化的BAR的低比特(11~4)都是0,高比特(31~12)都是不確定的值。所謂初始化,就是系統(tǒng)(軟件)向整個(gè)BAR都寫1,來確定BAR的可操作的最低位是哪一位。當(dāng)前可操作的最低位為12,因此當(dāng)前BAR可申請的地址空間大小為4KB(2^12)。如果可操作的最低位為20,則改BAR可申請的地址空間大小為1MB(2^20)。
Step2:完成初始化(寫1操作)之后,軟件便開始讀取BAR的值,來確定每一個(gè)BAR對應(yīng)的地址空間大小和類型。其中操作的類型一般由最低四位所決定,具體如上圖右側(cè)部分所示。
Step3:最后一步是,軟件向BAR的高比特寫入地址空間的起始地址(Start Address)。如圖中所示,為0xF9000000。
例2.64-bit Memory Address Space Request
下面是一個(gè)申請64MB NP-MMIO地址空間的例子,由于采用的是64-bit的地址,因此需要兩個(gè)BAR。具體如下圖所示:

例3.IO Address Space Request
下面是一個(gè)申請IO地址空間的例子,如下圖所示:

注:需要特別注意的是,軟件對BAR的檢測與操作(Evaluating)必須是順序執(zhí)行的,即先BAR0,然后BAR1,……,直到BAR5。當(dāng)軟件檢測到那些被硬件設(shè)置為全0的BAR,則認(rèn)為這個(gè)BAR沒有被使用。
注:無論是PCI還是PCIe,都沒有明確規(guī)定,第一個(gè)使用的BAR必須是BAR0。事實(shí)上,只要設(shè)計(jì)者原意,完全可以將BAR4作為第一個(gè)BAR,并將BAR0~BAR3都設(shè)置為不使用。
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原文標(biāo)題:【博文連載】PCIe掃盲——基地址寄存器(BAR)詳解
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