写在前面
笔者在工作中需要包个 PCIe wrapper，正在努力飞快学习 PCIe ing.
本文系转载，略做格式调整与增加解释（使用斜体表示），转自:
PCIe扫盲--BDF与配置空间-Felix-电子技术应用-AET-中国科技核心期刊-最丰富的电子设计资源平台
PCIe扫盲--配置空间的读写机制-Felix-电子技术应用-AET-中国科技核心期刊-最丰富的电子设计资源平台
PCIe扫盲--Type0 & Type1 型配置请求
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连载目录篇：http://blog.chinaaet.com/justlxy/p/5100053328
BDF与配置空间
前面的文章中介绍过，每一个PCIe设备可以只有一个功能（Function），即Fun0。也可以拥有最多8个功能，即多功能设备（Multi-Fun）。
不管这个PCIe设备拥有多少个功能，其每一个功能都有一个唯一独立的配置空间（Configuration Space）与之对应。
和PCI总线一样，PCIe总线中的每一个功能（Function）都有一个唯一的标识符与之对应。
这个标识符就是BDF（Bus，Device，Function），PCIe的配置软件（即Root的应用层，一般是PC）应当有能力识别整个PCIe总线系统的拓扑逻辑，以及其中的每一条总线（Bus），每一个设备（Device）和每一项功能（Function）。
在BDF中，Bus Number占用8位，Device Number占用5位，Function Number占用3位。显然，PCIe总线最多支持256个子总线，每个子总线最多支持32个设备，每个设备最多支持8个功能。
PCIe总线采用的是一种深度优先（Depth First Search）的拓扑算法，且Bus0总是分配给Root Complex。Root中包含有集成的Endpoint和多个端口（Port），每个端口内部都有一个虚拟的PCI-to-PCI桥（P2P），并且这个桥也应有设备号和功能号。
需要注意的是，每个设备必须要有功能0（Fun0），其他的7个功能（Fun1~Fun7）都是可选的。
一个简单的例子如下图所示：
注：关于PCIe总线的拓扑逻辑会在后面的文章中进行详细地介绍。
前面的关于PCI总线的文章介绍过PCI总线的配置空间，PCIe总线为了兼容这些PCI设备，几乎完整的保留了PCI总线的配置空间。并将配置空间扩展到4KB，用于支持一些PCIe总线中新的功能，如PCI Express Capability、Power Management和MSI/MSI-X等。
下图是从PCI总线中继承过来的配置空间：
下图是PCIe新增的配置空间的示意图：
配置空间的读写机制
需要特别注意的是，PCIe的Spec中明确规定只有Root有权限发起配置请求（Originate Configuration Requests），也就是说PCIe系统里面的其他设备是不允许去配置其他设备的配置空间的，即peer-to-peer的配置请求是不允许的。并且配置请求的路由（Routing）方式只能是采用BDF（Bus，Device，Function）。
处理器一般不能够直接发起配置读写请求，因为其只能产生Memory Request和IO Request。这就意味着Root必须要将处理器的相关请求转换为配置读写请求。
针对传统的PCI设备（Legacy PCI），采用的是IO间接寻址访问（IO-indirect Accesses）；针对PCIe设备，采用的是Memory-Mapped Accesses。
关于Legacy PCI的IO-indirect Accesses，在前面介绍PCI的文章中实际上已经讲过了。可以参考如下两篇文章：
PCIe扫盲——PCI总线的地址空间分配：http://blog.chinaaet.com/justlxy/p/5100053219
PCIe扫盲——PCI总线配置周期产生和配置寄存器：http://blog.chinaaet.com/justlxy/p/5100053220
前面的文章还介绍过，Root和Switch的每一个端口中都包含一个P2P桥，并且知道桥的配置空间头（Configuration Space Header）是Type1型的。如下图所示：
每个Type1型的Header中都包含最后一级总线号（Subordinate Bus Number）、下一级总线号（Secondary Bus Number）和上一级总线号（Primary Bus Number）等信息。当配置请求进行BDF路由的时候，正是依靠这些信息来确定要找的设备的。一个简单地例子如下图所示：
注：上面的例子是整个PCIe总线系统中只有一个Root的情况，实际上PCIe Spec还允许总线系统中存在多个Root（即Multi-Root）。关于Multi-Root，这里就不详细地介绍了，有兴趣地可以自行阅读PCIe的Spec。
Type0 & Type1 型配置请求
前面的文章中介绍过有两种类型的配置空间，Type0和Type1，分别对应非桥设备（Endpoint）和桥设备（Root和Switch端口中的P2P桥）。
Type0还是Type1是由事务层包（TLP）包头中的Type Field所决定的，而读还是写则是由TLP包头中的Format Field所决定的。分别以下两张图所示：
之前的文章中强调过，PCIe中只有Root才可以发起配置空间读写请求，并且我们知道Root的每个端口中都包含有一个P2P桥。
当Root发起配置空间读写请求时，相应的桥首先检查请求的BDF中的Bus号是否与自己的下一级总线号（Secondary Bus Number）相等，如果相等，则先将Type1转换为Type0，然后发给下一级（即Endpoint）。
如果不相等，但是在自己的下一级总线号（Secondary Bus Number）和最后一级总线号（Subordinate Bus Number）之间，则直接将Type1型请求发送给下一级。如果还是不相等，则该桥认为这一请求和自己没什么关系，则忽略该请求。
注：Root最先发送的配置请求一定是Type1型的。非桥设备（Endpoint）会直接忽略Type1型的配置请求。
一个简单的例子如下图所示：
注：原计划中的“PCIe扫盲——PCIe总线的拓扑逻辑”这一篇取消了。大家如果有兴趣的，可以自行阅读PCIe Spec或者MindShare的书籍。
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作者：Felix
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