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RK3588 kernel-6.1 — drivers/pci 设备枚举与配置空间探测流程

RK3588 kernel-6.1 — drivers/pci 设备枚举与配置空间探测流程

1. 文档目的与源码范围

项目 说明
基准路径 rk3588/kernel-6.1/drivers/pci/
核心文件 probe.c（扫描与 pci_dev 创建）、access.c（pci_bus_read_config_* → bus->ops->read）
易混淆文件 search.c（仅在内核已枚举设备链表中查找，不做硬件探测）

本文回答：内核如何判定某个 (bus, devfn) 上是否存在 PCI 设备、“扫描”对应的软件操作是什么，以及与硬件侧 Configuration Read 的关系。

2. 结论摘要（协议视角）

  • Linux PCI 核心 不会 单独发送一条高层“扫描命令”再由设备回报；枚举的本质是对 配置空间（Configuration Space）的读（及后续对桥的写）。
  • 判断设备是否存在的第一道检查：对 PCI_VENDOR_ID（配置空间偏移 0） 做一次 dword 读，同时得到 Vendor ID（低 16 位） 与 Device ID（高 16 位）。
  • 空槽或无响应时，读结果常为 0xFFFFFFFF（或错误完成、PCI_POSSIBLE_ERROR 等）；内核据此认为 无有效设备。
  • CPU 侧调用 pci_bus_read_config_*；具体如何变成链路上的 PCIe Configuration TLP（Type 0 / Type 1）由 Host 控制器 / ECAM / SoC 路由 完成（如 RK3588 上 DesignWare PCIe RC 驱动注册的 bus->ops）。

3. search.c 与 probe.c 的职责划分

3.1 search.c — 仅搜索已注册设备

实现 pci_find_bus、pci_get_slot、pci_get_device、pci_dev_present 等。

  • 依赖 pci_bus_sem 与全局 / 总线上的 pci_dev 链表。
  • 不进行 pci_bus_read_config_*，因此 不参与发现新设备。

3.2 probe.c — 枚举与探测

  • pci_scan_child_bus：在一条 PCI 总线下扫描设备。
  • pci_scan_slot → pci_scan_single_device → pci_scan_device：对给定 (bus, devfn) 做存在性判断并 pci_device_add。

4. 判定设备是否存在：pci_bus_read_dev_vendor_id

入口：pci_scan_device() 调用 pci_bus_read_dev_vendor_id(bus, devfn, &l, timeout)；其中 timeout 用于 CRS（Completion Retry Status） 重试场景。

逻辑要点（pci_bus_generic_read_dev_vendor_id）：

  1. pci_bus_read_config_dword(bus, devfn, PCI_VENDOR_ID, l)。
  2. 若返回值表现为 错误响应、全 0、或部分板级异常的 0x0000ffff / 0xffff0000，则视为 无设备。
  3. 若 Vendor ID 为 PCI‑SIG 保留值表示 CRS，则循环 msleep + 重读，直到超时或得到合法 VID。

对应源码位置：probe.c 中 pci_bus_generic_read_dev_vendor_id、pci_scan_device。

5. 扫描调用链

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pci_scan_child_bus(bus)
  └─ … 对每个 devfn / slot …
       pci_scan_slot(bus, devfn)          # 从 function 0 起，必要时遍历多功能
         └─ pci_scan_single_device(bus, devfn + fn)
              ├─ pci_get_slot() 若已在内核链表中则直接返回
              └─ pci_scan_device()
                   ├─ pci_bus_read_dev_vendor_id()  # 关键：VID/DID 读
                   ├─ pci_alloc_dev()
                   └─ pci_setup_device()            # 继续读 Class、Header、BAR、Cap…
              └─ pci_device_add()

5.1 pci_scan_slot 与多功能

  • 从 fn = 0 开始 pci_scan_single_device。
  • 若 function 0 不存在且非虚拟机隔离等多函数场景，通常 不再扫描更高 function。
  • 多功能设备通过 next_fn() / ARI 扩展后续 function 号。

5.2 PCIe「仅 Device 0」优化

对典型 PCIe Downstream Port 下联链路，规范上通常为 单设备、logical Device 0。内核 only_one_child() 为真时 只扫描 devfn == 0，避免对 devfn 1..31 的无谓配置访问（除非 PCI_SCAN_ALL_PCIE_DEVS 等特殊拓扑）。

6. 配置访问如何落到硬件：access.c

pci_bus_read_config_dword(bus, devfn, pos, value)（及 byte/word 变体）在持 pci_lock（或可配置的 lockless 路径）后调用：

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bus->ops->read(bus, devfn, pos, len, &data)

即：每条枚举用的配置读最终由 该 pci_bus 注册的 pci_ops 实现（ECAM MMIO、Rockchip/DesignWare 封装等均在此处对接）。

文件：drivers/pci/access.c（宏 PCI_OP_READ）。

7. 发现桥之后的扫描

当 pci_setup_device() 根据 Header Type 识别 PCI‑PCI / PCIe 桥 或 Root Port 后，会继续：

  • 读写 总线号、窗口寄存器 等；
  • 创建 子总线 pci_bus；
  • *递归 pci_scan_child_bus*。

此后对新一级 bus 上的设备再次重复 VID 读 → pci_setup_device。

8. RK3588 侧提示

  • RK3588 常见为 DT + DesignWare PCIe Host，配置访问经 pci_ops 映射到 控制器 MMIO（含 ECAM 区间）。
  • 若 lspci 看不到设备：除链路训练、时钟、复位管脚外，可从 首次 VID 读是否返回 0xFFFFFFFF 推断配置事务是否到达对端（结合 earlycon/pci=earlydump 等内核调试手段，若启用）。

9. 与其它文档的关系

文档 内容
rk3588-kernel-6.1-pci总线架构分析.md Host probe、pci_scan_root_bus_bridge 整体流程
rk3588-kernel-6.1-pci核心层-probe-bus-setup-driver分析.md probe/bus/setup/driver 分层

本文聚焦 「是否存在设备」的配置读判据与 pci_scan_* 调用链。

10. 修订记录

日期 说明
2026-05-08 初版：VID 探测、pci_scan_*、search.c 区分、bus->ops

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