UEFI-PciHostBridge

1、PciHostBridge简介

   PciHostBridge: 提供PCI配置空间,IO,MEM空间访问接口以及统一维护平台相关的PCI资源,提供gEfiPciHostBridgeResourceAllocationProtocolGuid,创建RootBridge等为PciBusDxe提供服务;

2、PciHostBridge 配置空间

  PCI桥可管理其下PCI子树
  SubBus：当前PCI子树中编号最大的PCI总线号
  SecBus：当前PCI桥的下游总线的总线号
  PriBus:当前PCI桥的上游总线的总线号
初始化为0
  Secondary Latency Timer：管理PCI桥发往下游总线的超时机制。
  I/O Limit 、I/O Base、Memory Limit、Memory Base：存放子树中所有设备使用的I/O或MEM地址空间集合的基地址及大小。PCI规定MEM的这个空间至少为1MB。
  Prefetchable Memory Limit、Prefetchable Memory Base：存放子树中所有设备使用的可预取MEM空间的基地址及大小。
Bridge Control Register：用来管理下游总线

3、PciHostBridgeDxe

3.1 InitializePciHostBridge

 PciHostBridgeGetRootBridges(ScanForRootBridges)：
1、 一个PCI总线域的Bus取值范围为 0 ~ 255，Dev 0 ~ 31, Func 0 ~ 7.  通过Bus/Dev/Func三层for循环轮询，挨个检查每个Func的configuration space的Vendor ID是否为FFFFh. 按照PCI spec定义FFFFh表示Func不存在。
2、如果轮询发现一个Bus下至少存在一个Func, 则表示Root Bridge存在（有意义）。然后在RootBridges数组为这个Root Bridge分配并初始化一个PCI_ROOT_BRIDGE元素。

分配HostBridge IO空间

分配内存空间

3.2 相关指针

• EFI_PCI_HOST_BRIDGE_RESOURCE_ALLOCATION_PROTOCOL;实例是由DXE驱动程序生成的,可以查询以识别关联的PCI根桥的设备句柄。
• GetNextRootBridge：返回与此Host bridge关联的下一个PCI根桥的device handle。
• NotifyPhase：这些是来自PCI总线驱动程序的通知，它即将进入某个
  PCI枚举过程的阶段。该成员功能可用于通知主桥驱动程序执行特定动作，包括任何芯片组特定的初始化，以便芯片组准备好进入下一阶段。
  1、 case EfiPciHostBridgeAllocateResources:
  PCI枚举器应发出此通知，在开始新的枚举过程之前。
  
  2、EfiPciHostBridgeBeginBusAllocation：开始总线分配
  3、EfiPciHostBridgeEndBusAllocation：结束总线分配
  4、EfiPciHostBridgeBeginResourceAllocation：HostBridge开始资源分配
  5、EfiPciHostBridgeAllocateResources：HostBridge分配资源。
  
  6、EfiPciHostBridgeSetResources：HostBridge设置资源
  7、EfiPciHostBridgeFreeResources：HostBridge释放资源
  8、EfiPciHostBridgeEndResourceAllocation：HostBridge 结束资源分配
• GetNextRootBridge：返回与此Host bridge关联的下一个PCI根桥的device handle。
  
• GetAttributes:返回PCI根桥的分配属性。
• StartBusEnumeration：为总线枚举进程设置指定的PCI根桥。主要填充EFI_ACPI_ADDRESS_SPACE_DESCRIPTOR结构体。
• SetBusNumbers：输入参数Configuration指定的总线范围。
• SubmitResources：从Configuration中获取I/O 和内存资源，提交到PCI root bridge里。
• GetProposedResources：从Configuration获取资源

4、PciBusDriver

1、EFI_PCI_HOST_BRIDGE_RESOURCE_ALLOCATION_PROTOCOL
  实例是由DXE驱动程序生成的,可以查询以识别关联的PCI根桥的设备句柄。

2、GetNextRootBridge：返回与此Host bridge关联的下一个PCI根桥的device handle。

3、NotifyPhase：这些是来自PCI总线驱动程序的通知，它即将进入某个
PCI枚举过程的阶段。该成员功能可用于通知主桥驱动程序执行特定动作，包括任何芯片组特定的初始化，以便芯片组准备好进入下一阶段。
此时定义了八个通知阶段。请参见以下内容：

EfiPciHostBridgeBeginEnumeration：PCI枚举器应发出此通知，在开始新的枚举过程之前。
EfiPciHostBridgeBeginBusAllocation：开始总线分配
EfiPciHostBridgeEndBusAllocation：结束总线分配
EfiPciHostBridgeBeginResourceAllocation：HostBridge开始资源分配
EfiPciHostBridgeAllocateResources：HostBridge分配资源
EfiPciHostBridgeSetResources：HostBridge设置资源
EfiPciHostBridgeFreeResources：HostBridge释放资源
EfiPciHostBridgeEndResourceAllocation：HostBridge 结束资源分配

4、GetAttributes:返回PCI根桥的分配属性。

5、StartBusEnumeration：为总线枚举进程设置指定的PCI根桥。

6、SetBusNumbers：对PCI根桥硬件进行编程，以便对指定的PCI总线范围进行解码，该成员函数对指定的PCI根桥进行编程，以解码输入参数Configuration指定的总线范围。

7、SubmitResources：提交特定的PCI root bridge 的I/O 和内存资源

8、GetProposedResources：得到特定的PCI root bridge 被提交的资源

9、PreprocessController：提供从PCI总线驱动程序到各个PCI控制器（设备/功能）的挂钩PCI枚举过程的阶段，允许主桥驱动程序预先初始化单个枚举之前的PCI控制器。

2、EFI_ACPI_ADDRESS_SPACE_DESCRIPTOR
  来自ACPI规范中的以下两种资源描述符类型只能用于描述不兼容的PCI设备资源需求：
  QWORD地址空间描述符可以描述动态或固定资源的内存、I/O和总线号范围。
PCI根桥接器的配置用一个或多个QWORD地址空间描述符来描述，然后是一个结束标记。下面的表5-20和表5-21包含了这两种描述符类型

4、PciBusDriver

4.1 PCI枚举过程

  Dev和Fun号应该是和硬件设计有关系，也就是硬件就已经固定，软件的枚举过程是更多的是在分配Bus号。
  对CPU来说，最开始仅仅知道Bus0的存在，Bus0下面都有什么设备，PCIE树是怎么样的一概不知。因此首先从Bus0，Dev0（桥A）开始，先去读Dev0中Fun0的DID&VID（一定是从Fun0开始），看其是否返回0，如果不为0则表示设备存在，继续下一步。若返回FFFF，则Dev0中没有Fun0(任何设备的第一种功能一定是0)，因此该设备不存在，继续探查Bus0,Dev1,Fun0。
  PCI设备的扫描是基于深度优先搜索算法（DFS：Depth First Search)，也就是说，下级分支最多的PCI桥将最先完成其子设备的扫描。BUS：0-255，Device：0-31，Function：0-7

4.2 PCI枚举设计

• 1、如果硬件支持动态更改PCI根总线的数量或更改与PCI根总线相关联的段号，则必须在下一个步骤之前完成这些更改。
• 2、PCI主机桥接驱动程序(s)为系统中的PCI主机桥接创建一个设备句柄，并在该句柄上安装一个EFI_PCI_HOST_BRIDGE_RESOURCE_ALLOCATION_PROTOCOL实例。
• 3、PCI Root Bridge驱动程序(s)会为每个PCI根桥接器创建一个设备句柄，并在该句柄上安装以下内容：
  EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL的一个实例
  EFI_DEVICE_PATH_PROTOCOL的一个实例
  预计单个驱动程序将处理一个PCI Host Bridge，以及所有关联的PCI根桥。EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL的副句柄字段必须使用包含EFI_PCI_HOST_BRIDGE_RESOURCE_ALLOCATION_PROTOCOL实例的PCI主机桥接的句柄进行初始化。

4.3 PCI分配BUS号

  当枚举过程结束后，系统中就已经维护了PCI设备的各类信息了，在设备驱动匹配模型中，总线和设备都已经具备了。

4.4 PciBusDriver代码流程

MdeModulePkg\Bus\Pci\PciBusDxe\PciBus.c
PciBusDriverBindingStart():Start this driver on ControllerHandle and enumerate Pci bus and start all device under PCI bus.

 PciBusDriverBindingStart()
   1. PciEnumerator
        1、打开gEfiPciHostBridgeResourceAllocationProtocolGuid
        2、PciHostBridge枚举
           1、初始化RootBridgeList
           2、创建根桥设备RootBridgeDev
           3、PciRootBridgeEnumerator：枚举根桥下的所有总线
                 1、PciScanBus：分配总线号
                         1、递归搜索BUS，device，function
                 2、维护根桥、设备信息
           4、有效根桥增加到RootBridgeLis链表中
           5、有效设备加到RootBridgeDev链表中
        3、PciHostBridgeResourceAllocator 提交资源分配
            1、CreateResourceNode：创建资源节点
             2、通过遍历受此根网桥约束的所有设备来创建资源映射
             3、 基于全部资源树，构造ACPI资源节点，向pci主桥协议提交资源aperture 
             4、提交AcpiConfig  PciResAlloc->SubmitResources
             5、通知平台开始对资源进行编程  NotifyPhase (PciResAlloc, EfiPciHostBridgeAllocateResources);     
             6、通知pci总线驱动程序开始对资源进行编程 NotifyPhase (PciResAlloc, EfiPciHostBridgeSetResources)
             7、通知资源分配阶段结束 NotifyPhase (PciResAlloc, EfiPciHostBridgeFreeResources);
       
   2. StartPciDevices
       1、Start all the devices under the entire host bridge.
       2、PciIoDevice->Handle 上安装gEfiDevicePathProtocolGuid，gEfiPciIoProtocolGuid
          GetPciRom：Get the OpRom provided by platform
          PciRomAddImageMapping：Add the Rom Image to internal database
          填充PciIoDevice与optionrom相关字段。
           ProcessOpRomImage ():Load and start the Option Rom image.