PCIe 设备端驱动详解（dma buffer映射）

前言：学习了PCIe设备端驱动之后并做了一个项目之后，有了很多疑惑。疑惑主要来自于，由于没有深入学习PCIe体系结构，所以总线从上电开始做的一系列工作对于我来说都是黑盒。设备端只是用几个简单的API就搞定，所以稍微复杂一点的映射关系就看不懂。所以学习了下PCIe体系结构，解答了以下几个疑惑。

问题1：为什么需要dma buffer地址映射。AMTU寄存器的作用。

问题2：可不可以用bar空间实现dma buffer

回答问题1先要搞明白“域”的概念，在PCIe通信链路上，其实存在着：存储器域、pcie总线域。

        PCIe HOST主桥是一个很特别的桥片，其主要功能是隔离存储器系统的存储器域和处理器系统的PCI总线域，管理PCI总线域，并完成处理器与PCI设备间的数据交换。

        那么有人就要问了，这跟为什么需要dma buffer地址映射有什么关系。其实这个dma地址映射就是存储器域到pcie总线域的映射的一种表现形式呀，下面我们来聊一聊。

        dma buffer是在哪里开辟的？

        答：一般是pcie驱动里开辟的，使用dma_alloc_coherent，返回虚拟地址。需要注意的是，这段地址在内存里属于CPU能直接访问到的存储器域，下面处理器需要将存储器域中的dma buffer 地址空间映射到pci总线的地址空间也就是pcie总线域。

        有必要做这一步吗？

        答：有必要，因为PCI设备进行DMA操作时，必须使用pcie总线域的地址，HOST主桥才能认领这个PCI总线事务。所以PCI设备进行DMA操作时，使用的目的地址或者源地址有时是PCI总线域的物理地址！

        难怪写dma目的地址寄存器时内容是pcie设备的总线地址，原来是为了让HOST桥认领这个事务，再通过映射关系，访问到存储器域（也就是真正的dma buffer开辟的位置）。

        另外，许多PowerPC处理器使用ATMU寄存器进行存储器域到PCI总线域，以及PCI总线域到存储器域的地址映射。ATMU寄存器中的outbound组完成存储器域地址转换成PCI总线域，而inbound寄存器组将pci总线域的地址转换为存储器域的地址。

        最后我想直接使用bar映射后的空间开辟dma buffer应该也是可行的，这样减少了配置ATMU寄存器的步骤，但是要注意：1、内存对齐：DMA 操作通常要求内存是对齐的，因此你需要确保所分配的内存区域满足设备的对齐要求。2、地址映射：BAR 地址通常是物理地址，因此需要确保你正确处理虚拟地址与物理地址之间的映射。3、同步：DMA 操作可能需要进行缓存同步，确保在进行 DMA 传输之前和之后进行缓存的刷新。