技术洞见 | PCIe硬件相关基本概念介绍

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mp.weixin.qq.com, Dec. 20, 2024 – 

结构中有三个角色，RC（Root Complex）、EP（EndPoint）和Swtich，三者之间的关系如下图)。RC相当于主设备，EP相当于从设备。

PCIe收发链路可以有多条Lane组成，配置有x1 x2 x4 x8 x16 x32，Lane越多速率越快，如x2的速率是x1的两倍。

每个Lane都有一对Tx差分信号和一对Rx差分信号。

差分信号的Vpp大约为800mV，单端D+ D-大约为400mV。

PCIe x1 Lane电路如下图，Rx差分对（PCIE_RX_P PCIE_RX_M）和Tx差分对（PCIE_TX_P PCIE_TX_M）组成了一组Lane。

PCIe总线中的链路初始化与训练（Link Initialization & Training）是一种完全由硬件实现的功能，处于PCIe体系结构中的物理层。整个过程由链路训练状态机（Link Training and Status State Machine，LTSSM）自动完成。

在系统复位后，会自动进行链路训练，以达成以下目标：位锁定（Bit Lock）、字符锁定（Symbol Lock，Gen1 & Gen2 Only）、块锁定（Block Lock，Gen3 Only）、确定链路宽度（Link Width）、通道位置翻转（Lane Reversal）、信号极性翻转（Polarity Inversion）、确定链路的数据率（Data Rate）和通道对齐（Lane-to-Lane De-skew）等功能。

链路训练状态机LTSSM有11个状态（其中又有多个子状态），分别是Detect(根据RC时间常数来判断Rx端是否存在)、Polling、Configuration、Recovery，L0、L0s、L1、L2（L3是可选的）、Hot Reset、Loopback和Disable状态。系统进行复位操作（Cold, Hot or Warm Reset）后，会自动进入Detect状态。

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