一、PCI配置空間簡介
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PCI有三個相互獨立的物理地址空間：設備存儲器地址空間、I/O地址空間和配置空間。配置空間是PCI所特有的一個物理空間。由於PCI支持設備即插即用，所以PCI設備不占用固定的內存地址空間或I/O地址空間，而是由操作系統決定其映射的基址。
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系統加電時，BIOS檢測PCI總線，確定所有連接在PCI總線上的設備以及它們的配置要求，並進行系統配置。所以，所有的PCI設備必須實現配置空間，從而能夠實現參數的自動配置，實現真正的即插即用。
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PCI總線規范定義的配置空間總長度為256個字節，配置信息按一定的順序和大小依次存放。前64個字節的配置空間稱為配置頭，對於所有的設備都一樣，配置頭的主要功能是用來識別設備、定義主機訪問PCI卡的方式（I/O訪問或者存儲器訪問，還有中斷信息）。其余的192個字節稱為本地配置空間（設備有關區），主要定義卡上局部總線的特性、本地空間基地址及范圍等。
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PCI設備有三個空間——內存地址空間、IO地址空間和配置空間。由於PCI支持即插即用，所以PCI設備不是占用固定的內存地址空間或I/O地址空間，而是可以由操作系統決定其映射的基址。怎么配置呢？這就是配置空間的作用。
配置空間中最重要的有：
Vendor ID：廠商ID。知名的設備廠商的ID。FFFFh是一個非法廠商ID，可它來判斷PCI設備是否存在。
Device ID：設備ID。某廠商生產的設備的ID。操作系統就是憑着 Vendor ID和Device ID 找到對應驅動程序的。
Class Code：類代碼。共三字節，分別是 類代碼、子類代碼、編程接口。類代碼不僅用於區分設備類型，還是編程接口的規范，這就是為什么會有通用驅動程序。
IRQ Line：IRQ編號。PC機以前是靠兩片8259芯片來管理16個硬件中斷。現在為了支持對稱多處理器，有了APIC（高級可編程中斷控制器），它支持管理24個中斷。
IRQ Pin：中斷引腳。PCI有4個中斷引腳，該寄存器表明該設備連接的是哪個引腳。
二、如何訪問配置空間
如何訪問配置空間呢？可通過訪問0xCF8h、0xCFCh端口來實現。
- 0xCF8h: CONFIG_ADDRESS。PCI配置空間地址端口。
- 0xCFCh: CONFIG_DATA。PCI配置空間數據端口。
CONFIG_ADDRESS寄存器格式：
31 位： Enabled位。
23:16 位： 總線編號。
15:11 位： 設備編號。
10: 8 位：功能編號。
7: 2 位：配置空間寄存器編號。
1: 0 位：恆為“00”。這是因為CF8h、CFCh端口是32位端口。
現在有個難題——CF8h、CFCh端口是32位端口，可像Turbo C之類的16位C語言編譯器都不支持32位端口訪問。怎么辦？我們可以使用_ _ emit _ _在程序中插入機器碼。每次都 _ _ emit _ _一下肯定很麻煩，所以我們應該將它封裝成函數。代碼如下（注意66h是32位指令前綴）：
/* 讀32位端口 */
DWORD inpd(int portid)
{
DWORD dwRet;
asm mov dx, portid;
asm lea bx, dwRet;
__emit__
(0x66, 0x50, // push EAX
0x66, 0xED, // in EAX,DX
0x66, 0x89, 0x07, // mov [BX],EAX
0x66, 0x58); // pop EAX
return dwRet;
}
/* 寫32位端口 */
void outpd(int portid, DWORD dwVal)
{
asm mov dx, portid;
asm lea bx, dwVal;
__emit__
(0x66, 0x50, // push EAX
0x66, 0x8B, 0x07, // mov EAX,[BX]
0x66, 0xEF, // out DX,EAX
0x66, 0x58); // pop EAX
return;
}
三、遍歷PCI設備
怎么枚舉PCI設備呢？我們可以嘗試所有的 bus/dev/func 組合，然后判斷得到的廠商ID是否為FFFFh。下面這個程序就是使用該方法枚舉PCI設備的。同時為了便於分析數據，將每個設備的配置空間信息保存到文件，這樣可以慢慢分析。
Windows下代碼如下：
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
typedef unsigned char BYTE;
typedef unsigned int WORD;
typedef unsigned long DWORD;
/* PCI設備索引。bus/dev/func 共16位，為了方便處理可放在一個WORD中 */
#define PDI_BUS_SHIFT 8
#define PDI_BUS_SIZE 8
#define PDI_BUS_MAX 0xFF
#define PDI_BUS_MASK 0xFF00
#define PDI_DEVICE_SHIFT 3
#define PDI_DEVICE_SIZE 5
#define PDI_DEVICE_MAX 0x1F
#define PDI_DEVICE_MASK 0x00F8
#define PDI_FUNCTION_SHIFT 0
#define PDI_FUNCTION_SIZE 3
#define PDI_FUNCTION_MAX 0x7
#define PDI_FUNCTION_MASK 0x0007
#define MK_PDI(bus,dev,func) (WORD)((bus&PDI_BUS_MAX)<<PDI_BUS_SHIFT | (dev&PDI_DEVICE_MAX)<<PDI_DEVICE_SHIFT | (func&PDI_FUNCTION_MAX) )
/* PCI配置空間寄存器 */
#define PCI_CONFIG_ADDRESS 0xCF8
#define PCI_CONFIG_DATA 0xCFC
/* 填充PCI_CONFIG_ADDRESS */
#define MK_PCICFGADDR(bus,dev,func) (DWORD)(0x80000000L | (DWORD)MK_PDI(bus,dev,func) << 8)
/* 讀32位端口 */
DWORD inpd(int portid)
{
DWORD dwRet;
asm mov dx, portid;
asm lea bx, dwRet;
__emit__(
0x66,0x50, // push EAX
0x66,0xED, // in EAX,DX
0x66,0x89,0x07, // mov [BX],EAX
0x66,0x58); // pop EAX
return dwRet;
}
/* 寫32位端口 */
void outpd(int portid, DWORD dwVal)
{
asm mov dx, portid;
asm lea bx, dwVal;
__emit__(
0x66,0x50, // push EAX
0x66,0x8B,0x07, // mov EAX,[BX]
0x66,0xEF, // out DX,EAX
0x66,0x58); // pop EAX
return;
}
int main(void)
{
int bus, dev, func;
int i;
DWORD dwAddr;
DWORD dwData;
FILE* hF;
char szFile[0x10];
printf("\n");
printf("Bus#\tDevice#\tFunc#\tVendor\tDevice\tClass\tIRQ\tIntPin\n");
/* 枚舉PCI設備 */
for(bus = 0; bus <= PDI_BUS_MAX; ++bus)
{
for(dev = 0; dev <= PDI_DEVICE_MAX; ++dev)
{
for(func = 0; func <= PDI_FUNCTION_MAX; ++func)
{
/* 計算地址 */
dwAddr = MK_PCICFGADDR(bus, dev, func);
/* 獲取廠商ID */
outpd(PCI_CONFIG_ADDRESS, dwAddr);
dwData = inpd(PCI_CONFIG_DATA);
/* 判斷設備是否存在。FFFFh是非法廠商ID */
if ((WORD)dwData != 0xFFFF)
{
/* bus/dev/func */
printf("%2.2X\t%2.2X\t%1X\t", bus, dev, func);
/* Vendor/Device */
printf("%4.4X\t%4.4X\t", (WORD)dwData, dwData>>16);
/* Class Code */
outpd(PCI_CONFIG_ADDRESS, dwAddr | 0x8);
dwData = inpd(PCI_CONFIG_DATA);
printf("%6.6lX\t", dwData>>8);
/* IRQ/intPin */
outpd(PCI_CONFIG_ADDRESS, dwAddr | 0x3C);
dwData = inpd(PCI_CONFIG_DATA);
printf("%d\t", (BYTE)dwData);
printf("%d", (BYTE)(dwData>>8));
printf("\n");
/* 寫文件 */
sprintf(szFile, "PCI%2.2X%2.2X%X.bin", bus, dev, func);
hF = fopen(szFile, "wb");
if (hF != NULL)
{
/* 256字節的PCI配置空間 */
for (i = 0; i < 0x100; i += 4)
{
/* Read */
outpd(PCI_CONFIG_ADDRESS, dwAddr | i);
dwData = inpd(PCI_CONFIG_DATA);
/* Write */
fwrite(&dwData, sizeof(dwData), 1, hF);
}
fclose(hF);
}
}
}
}
}
return 0;
}
總線編號為0的都是主板上固有的芯片（主要是南橋），非主板設備的典型是——顯卡。WindowsXP的設備管理器中也可以看到PCI信息。啟動“設備管理器”，最好將查看方式設為“依連接查看設備(V)”。找到我的顯卡，雙擊查看屬性。切換到“詳細信息”頁，定位組合框為“硬件Id”。可看到其中一行為“PCI/VEN_10DE&DEV_0110&CC_030000”，表示廠商ID為“10DE”、設備ID為“0110”、類代碼為“030000”，與程序得到的結果一致。
linux下代碼如下
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/io.h>
#define PCI_MAX_BUS 255
#define PCI_MAX_DEV 31
#define PCI_MAX_FUN 7
#define PCI_BASE_ADDR 0x80000000L
#define CONFIG_ADDR 0xcf8
#define CONFIG_DATA 0xcfc
typedef unsigned long DWORD;
typedef unsigned int WORD;
int main()
{
WORD bus, dev, fun;
DWORD addr, data;
printf("\nbus#\tdev#\tfun#\tvendor#\t\tdevice#\n");
if ( iopl(3) < 0 )
{
printf("iopl set error\n");
return -1;
}
for (bus = 0; bus <= PCI_MAX_BUS; bus++)
for (dev = 0; dev <= PCI_MAX_DEV; dev++)
for (fun = 0; fun <= PCI_MAX_FUN; fun++)
{
addr = PCI_BASE_ADDR | (bus << 16) | (dev << 11) | (fun << 8);
outl(addr, CONFIG_ADDR);
data = inl(CONFIG_DATA);
if (((data & 0xFFFF) != 0xFFFF) && (data != 0))
{
// bus, dev, fun
printf("%02d \t%02d \t%02d \t", bus, dev, fun);
// vendorID、deviceID
printf("%04x \t\t%04x", (data & 0xFFFF), (data & 0xFFFF0000) >> 16);
printf("\n--------------------------------------------\n");
}
}
if (iopl(0) < 0 )
{
printf("iopl set error\n");
return -1;
}
return 0;
}