DOS开发编程基础-遍历PCI设备

1、安装环境

    主板：GX1-C19工控主板，AMD GX1 233MHz CPU，64M内存，8GB IBM 3.5英寸硬盘，支持USB

    软件：安装前，硬盘中已安装完整的DOS 6.22，DOS下的USB驱动
              我的config.sys文件内容如下：

                     DEVICE=C:\DOS\SETVER.EXE

                     DEVICE=C:\DOS\HIMEM.SYS

                     DOS=HIGH

                     FILES=30

                     LASTDRIVE=Z

                     DEVICE=C:\USB\ASPIOHCI.SYS

                     DEVICE=C:\USB\DI1000DD.SYS

              我的autoexec.bat文件内容如下：

                     @ECHO OFF

                     PROMPT=$P$G

                     set PATH=C:\DOS

                     set TEMP=C:\DOS

                     doskey

              USB驱动程序：如果您需要，请与我联系：hengch@263.net

2、下载所需的DJGPP安装包

    * 打开网页：http://www.delorie.com/djgpp/zip-picker.html

    * 做如下选择，其中下划线部分为我的选择，其他为提示。

FTP Site
          Select a suitable FTP site:
                Pick one for me

Basic Functionality
           Pick one of the following:
                Build and run programs with DJGP

    Which operating system will you be using?
                MS-DOS

    Do you want to be able to read the on-line documentation?
                Yes

    Which programming languages will you be using?
                C
                C++
                Assembler

    Which IDE(s) would you like?
                RHIDE, similar to Borland's IDE, including a built-in editor and debugger.

    Would you like gdb, the text-mode GNU debugger? You don't need it if you get RHIDE.
                No

Extra Stuff

    Please check off each extra thing that you want.

    选择完毕后点击“Tell me which files I need”按钮，则给出如下内容：

         unzip32.exe to unzip the zip files 95 kb

         v2/copying.dj DJGPP Copyright info                      3 kb
         v2/djdev203.zip DJGPP Basic Development Kit     1.5 mb
         v2/faq230b.zip Frequently Asked Questions          664 kb
         v2/readme.1st Installation instructions                   22 kb

         v2apps/rhid15ab.zip RHIDE                                    6.0 mb

         v2gnu/bnu217b.zip Basic assembler, linker             3.9 mb
         v2gnu/gcc423b.zip Basic GCC compiler                  4.3 mb
         v2gnu/gpp423b.zip C++ compiler                            4.5 mb
         v2gnu/mak3791b.zip Make (processes makefiles)   267 kb
         v2gnu/txi411b.zip Info file viewer                              888 kb

  Total bytes to download:                        23,102,842

大致需要下载23MB的安装包
3、安装

下载内容通过U盘放到硬盘中。

* 在硬盘中建立目录：c:\djgpp

    c:\>md djgpp

* 拷贝安装包到c:\djgpp下
            c:\copy g:. c:\djgpp          (我的USB盘为g)

* 解压缩所有安装包

    c:\>cd\djgpp

    c:\djgpp>unzip32 *.zip

    这个过程比较长，请耐心等待。

* 修改配置

    c:\djgpp>cd\

    c:\>edit autoexec.bat

    增加一行：set DJGPP=C:\DJGPP\DJGPP.ENV

    把原来的：set PATH=c:\DOS 改成：set PATH=c:\DOS;c:\djgpp\bin

    存盘退出。

* 重新启动

* 测试DJGPP的安装情况

    重新启动后

    c:\>go32-v2

    显示错误提示：Load error: no DPMI - Get csdpmi*b.zip

    这是因为go32-v2.exe这个程序是32位保护模式下的程序，而我们没有安装DPMI服务，所以不能运行。

* 下载v2misc/csdpmi5b.zip

    下载地址：http://www.delorie.com/pub/djgpp/current/v2misc/csdpmi5b.zip

* 安装CWSDPMI

    将下载的cwdpmi5b.zip拷贝到硬盘的c:\djgpp下：

    c:\>copy g:cwdpmi5b.zip c:\djgpp

    解压缩

    c:\>cd djgpp

    c:\djgpp>unzip32 cwdpmi.zip

* 再次测试DJGPP

    c:\djgpp>cd\

    c:\>go32-v2

    我们得到提示：

    DPMI memory available: 62401 kb

    DPMI swap space available: 129919 kb

    说明DJGPP安装成功。

4、其他

    安装过程中，实际上我们已经安装了一个开发环境：rhide

    可以这样测试rhide已经安装成功：

        c:\>rhide

    你可以看到一个类似turbo C的界面，这就是RHIDE，rhide和djgpp配合十分默契。

    至此，你已经可以开发C/C++的32位保护模式下的程序了。

更多关于DOS编程的文章看我的网志

点击进入《DOS编程技术》
PC机在启动的时候，都会看到一个PCI设备清单，可以看到机器中的所有PCI设备，其实搜索PCI设备的程序并不难编，本文通过一个实例说明如何遍历PCI设备。

    工作环境：MS-DOS 6.22，djgpp+RHIDE

1、了解PCI设备

    PCI的含义是外设部件互连（Peripheral Component Interconnect），PCI局部总线（Local Bus）是1991年由Intel定义的，现在PCI局部总线已经成为了PC机中不可缺少的外围设备总线，几乎所有的外部设备都连接到PCI局部总线上，我们说的PCI设备，实际上就是指连接在PCI局部总线上的设备。

2、你的BIOS是否支持PCI BIOS服务

    在我的另一篇网志文章：32位BIOS说明（http://hengch.blog.163.com/blog/static/10780067200821801532871/）中，说明了如何判断BIOS是否是32位的，以及是否支持PCI BIOS服务，实际上，并没有那么麻烦，因为在绝大多数有PCI插槽的PC机中，BIOS都是32位的，同时也是支持PCI BIOS的，在我的另一篇网志文章：调用PCI BIOS（http://hengch.blog.163.com/blog/static/10780067200821814231310/）中，介绍了PCI BIOS中常用的功能调用，其中的第一个调用就是检查“PCI BIOS的存在性”，通常我们利用这个功能调用来作为PCI BIOS的存在检测已经足够了，方法如下：

    汇编语言：

        MOV  AX, 0B01H
        INT 1AH

    C语言（DJGPP下）：

        long unsigned int    i;
        __dpmi_regs           r;

        r.x.ax = 0xb101;
        __dpmi_int(0x1a, &r);
        i = r.x.flags;
        if ((i & 0x01) == 0) printf("\nSupport PCI BIOS");
        else printf("\nNot Suport PCI BIOS");

    根据返回参数就可以判断PCI BIOS是否存在，具体方法请参阅：调用PCI BIOS（http://hengch.blog.163.com/blog/static/10780067200821814231310/）这篇网志文章，如果你的BIOS不支持PCI BIOS，那么本文介绍的方法可能不完全适用你。

3、了解PCI配置空间

    学习PCI编程，不了解PCI的配置空间是不可能的，配置空间是一块容量为256字节并具有特定记录结构或模型的地址空间，通过配置空间，我们可以了解该PCI设备的一些配置情况，进而控制该设备，除主总线桥以外的所有PCI设备都必须事先配置空间，本节仅就一些配置空间的共有的规定作一些说明，更加具体和详细的信息请参阅其他书籍及相应的芯片手册。

    配置空间的前64个字节叫头标区，头标区又分成两个部分，第一部分为前16个字节，在各种类型的设备中定义都是一样的，其他字节随各设备支持的功能不同而有所不同，位于偏移0EH的投标类型字段规定了是何种布局，目前有三种头标类型，头标类型1用于PCI-PCI桥，头标类型2用于PCI-CARDBUS桥，头标类型0用于其他PCI设备，下图为头标类型0的头标区布局。

    头标区中有5个字段涉及设备的识别。

    (1) 供应商识别字段（Vendor ID）
        该字段用一标明设备的制造者。一个有效的供应商标识由PCI SIG来分配，以保证它的唯一性。0FFFFH是该字段的无效值。

    (2) 设备识别字段（Device ID）
        用以标明特定的设备，具体代码由供应商来分配。

    (3) 版本识别字段（Revision ID）
        用来指定一个设备特有的版本识别代码，其值由供应商提供，可以是0。

    (4) 头标类型字段（Header Type）
        该字段有两个作用，一是用来表示配置空间头标区第二部分的布局类型；二是用以指定设备是否包含多功能。位7用来标识一个多功能设备，位7为0表明是单功能设备，位7为1表明是多功能设备。位0-位6表明头标区类型。

    (5) 分类代码字段（Class Code）
        标识设备的总体功能和特定的寄存器级编程接口。该字节分三部分，每部分占一个字节，第一部分是基本分类代码，位于偏移0BH，第二部分叫子分类代码，位于偏移0AH处，第三部分用于标识一个特定的寄存器级编程接口（如果有的话）。

        这部分的代码定义很多，请自行查阅PCI规范相关文档。我们在实际应用中会对一些用到的代码加以说明。

4、配置寄存器的读写

    x86的CPU只有内存和I/O两种空间，没有专用的配置空间，PCI协议规定利用特定的I/O空间操作驱动PCI桥路转换成配置空间的操作。目前存在两种转换机制，即配置机制1#和配置机制2#。配置机制2#在新的设计中将不再被采用，新的设计应使用配置机制1#来产生配置空间的物理操作。这种机制使用了两个特定的32位I/O空间，即CF8h和CFCh。这两个空间对应于PCI桥路的两个寄存器，当桥路看到CPU在局部总线对这两个I/O空间进行双字操作时，就将该I/O操作转变为PCI总线的配置操作。寄存器CF8h用于产生配置空间的地址（CONFIG-ADDRESS），寄存器CFCh用于保存配置空间的读写数据（CONFIG-DATA）。

    将要访问配置空间寄存器的总线号、设备号、功能号和寄存器号以一个双字的格式写到配置地址端口 (CF8H-CFBH)，接着执行配置数据端口 (CFCH)的读和写，向配置数据口写数据即向配置空间写数据，从配置数据口读数据即从配置空间读数据。

    配置地址端口（CF8H）的格式定义如下：

    bit  32  31...24 23......16 15......11 10......8 7..........2   1  0
            |    保留     总线号     设备号    功能号  寄存器号  0  0
            +----使能位，1有效，0无效

    寄存器号：选择配置空间中的一个双字（32位）
    功能号：选择多功能设备中的某一个功能，有八种功能，0--7
    设备号：在一条给定的总线上选择32个设备中的一个。0--31
    总线号：从系统中的256条总线中选择一条，0--255

    尽管理论上可以有256条总线，但实际上PC机上PCI插槽的总线号都是1，有些工控机的总线号是2或者3，所以我们只需要查找0--4号总线就足够了。

    PCI规范规定，功能0是必须实现的，所以，如果功能0的头标类型字段的位7为0，表明这是一个单功能设备，则没有必要再去查其他功能，否则要查询所有其他功能。

5、遍历PCI设备

    至此，我们掌握的有关PCI的知识已经足够我们遍历PCI设备了，其实便利方法非常简单就是按照总线号、设备号、功能号的顺序依次罗列所有的可能性，读取配置空间头标区的供应商代码、及设备代码，进而找到所有PCI设备。

  printf("\nNo.  Vendor/Device  Bus No.  Dev No.  Func No.  Class");
  i = 0;
  for (busNo = 0; busNo < 5; busNo++) {                 // bus No
    for(deviceNo = 0; deviceNo < 32; deviceNo++) {      // device no
      for (funcNo = 0; funcNo < 8; funcNo++) {          // Function No
        //j = 0x80000000 + i * 2048;
        regVal = 0x80000000                             // bit31 使能
                 + (busNo << 16)                        // Bus No
                 + (deviceNo << 11)                     // Device No
                 + (funcNo << 8);                       // Function No
        outportl(0xCF8, regVal);
        retVal = inportl(0xCFC);                        // 得到配置空间偏移为0的双字
        if (retVal != 0xffffffff) {                     // 设备存在
          i++;
          vendorID = retVal & 0xffff;                   // 得到供应商代码
          devID    = (retVal >> 16) & 0xffff;           // 得到设备代码
          regVal += 0x08;                               // 得到配置空间偏移为08H的双字
          outportl(0xCF8, regVal);
          retVal = inportl(0xCFC);
          retVal = retVal >> 8;                         // 滤掉版本号
          class3 = retVal & 0x0FF;                      // 得到三个分类代码
          class2 = (retVal >> 8) &0x0FF;
          class1 = (retVal >> 8) &0x0FF;
          printf("\n%02d   %04x/%04x       %02x       %02x       %02x      %02x-%02x-%02x",
                 i, vendorID, devID, busNo, deviceNo, funcNo, class1, class2, class3);
          if (funcNo == 0) {                          // 如果是单功能设备，则不再查funcNo>0的设备
            regVal = (regVal & 0xFFFFFFF0) + 0x0C;
            outportl(0xCF8, regVal);
            retVal = inportl(0xCFC);
            retVal = retVal >> 16;
            if ((retVal & 0x80) == 0) funcNo = 8;
          }
        }
      }
    }
  }

    两部分程序加起来基本构成了一个完整的遍历PCI设备的程序，如需完整源代码，请与我联系，本代码可以DJGPP下编译通过并正常执行（测试环境：DOS 6.22 DJGPP2.2+RHIDE1.5）。