一、PCIe的概念

PCI（Peripheral Component Interconnect）是一种高速数据传输接口标准，用于连接计算机主板与外部设备。其主要目的是为计算机提供一种快速的总线架构，允许显卡、网卡、声卡等外部设备与主板上的中央处理器（CPU）和内存进行通信。PCI采用并行总线架构，支持多个设备同时通过总线连接并进行数据传输。

PCIe（Peripheral Component Interconnect Express），即PCI-Express，是一种高速串行总线标准。最早由英特尔于2001年提出，旨在替代旧的PCI、PCI-X和AGP总线标准。尽管PCIe在硬件层面上与这些旧标准不同，但在软件层面上保持兼容。

PCIe的传输机制采用双向连接，能够同时进行数据的发送和接收操作，这种模型称为双单工连接。每个接口都具有单独的发送和接收路径，因此两个设备之间可以实现全双工通信，即数据流可以同时进行双向传输。

设备之间的通信路径称为链路（Link），链路由一个或多个接收与发送对组成。每对接收和发送称为一个通道（Lane）。PCIe协议规定，链路可以包含1、2、4、8、12、16或32个通道，链路的宽度通常用x1、x2、x4、x8、x16、x32来表示。

二、PCI的访问

EFI_PCI_ROOT_BRIDGE_IO_PROTOCOL 适用于低级访问 PCI 总线和设备的配置空间、I/O 空间、内存空间等。
EFI_PCI_IO_PROTOCOL 适用于高级访问 PCI 设备，提供了对设备配置空间和其他资源的直接操作。

EFI_PCI_IO_PROTOCOL *PciIo;
EFI_HANDLE *HandleBuffer;
UINTN HandleCount;
EFI_STATUS Status;Status = gBS->LocateHandleBuffer(ByProtocol, &gEfiPciIoProtocolGuid, NULL, &HandleCount, &HandleBuffer);
if (EFI_ERROR(Status)) {// 错误处理
}for (UINTN i = 0; i < HandleCount; i++) {Status = gBS->HandleProtocol(HandleBuffer[i], &gEfiPciIoProtocolGuid, (VOID**)&PciIo);if (!EFI_ERROR(Status)) {// 使用 PciIo 进行操作}
}

三、PCI/PCIe的结构

1、物理结构

PCI 的物理结构主要涉及到总线、设备、功能的层次关系。

1）总线（Bus）：
每个 PCI 系统可以包含多个总线，最初是从主总线（Bus 0）开始。每个 PCI 总线可以连接多个 PCI 设备。
2）设备（Device）：
每个 PCI 总线最多可以支持 32 个 PCI 设备，通过设备编号（Device Number）进行区分。通常每个设备代表一个独立的硬件部件，例如显卡、网卡或声卡。
3）功能（Function）：
PCI 设备可以有多个功能（Function），每个设备最多可以支持 8 个功能，用功能号（Function Number）标识。例如一个网卡设备可能同时支持网络通信和存储功能。Function 0 通常表示该设备的主功能。

因此，一个完整的 PCI 设备可以由三部分唯一标识：总线号（Bus Number）、设备号（Device Number）、功能号（Function Number）。

2.、配置空间结构

PCI 的配置空间是一个 256 字节（PCIe 是 4096 字节）的内存映射区域，存储了设备的配置信息。每个 PCI 设备都必须有一个配置空间，通过该配置空间可以对设备进行初始化、控制和状态监视。

配置空间前 64 字节 是标准的头部，所有 PCI 设备都遵循相同的格式。重要的寄存器有：

1）设备 ID 和厂商 ID：
设备和制造商的唯一标识。
2）状态寄存器（Status Register）：
反映设备当前的状态信息。
3）命令寄存器（Command Register）：
用于控制设备的功能，比如启用/禁用设备的内存空间和 I/O 空间。
4）类代码和子类代码（Class Code and Subclass Code）：
表示设备的类型，例如网络控制器、显示控制器等。
5）基址寄存器（Base Address Registers, BARs）：
用于指定设备的内存或 I/O 空间的基地址，告诉系统该设备的资源占用情况。

配置空间的其余部分 是设备特定的寄存器，包含设备的特定配置，如中断配置、扩展寄存器等。PCIe 的配置空间结构更大（4096 字节），提供更多扩展功能。