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2024年4月28日发(作者:localdate转换为localdatetime)
1. PCIE说明
PCIE协议定义了多种设备:根复合体(Root Complex),交换器(Switch),端点(Endpoingt),
断就(Port),PCIE到PCI/PCI-X的桥(Bridge)等。根复合体是将CPU和主存储器连接到PCIE
线路结构上的设备,能带包CPI启动PCIE事务和访问主存储器;交换器可以将任务由一个端
口路由到另一个端口,在系统中用于多设备的互联,具体的路由方法包括ID路由,地址路由,
隐含路由;Endpoint是指一个世纪的设备(请求者或完成者);port是设备与链路的接口;Bridge
则是用来实现PCIE设备与PCI/PCI-X设备之间的连接,实现两种不同协议之间的相互转换。
PCIE核在多种模式中使用包来互换信息。包是在事务和数据链层中形成来从发送端到接
收端的信息传递。必要的信息被添加到传输的包中。在接收结束,接收单元的每一层处理接收
到的包,提取相关的信息并发送包到下一层。接收到的包是从他们物理层发送到数据链层和事
务层的。
PCIe 规范对于设备的设计采用分层的结构,有事务层、数据链路层和物理层组成,各层
有都分为发送和接收两功能块。
PCIe的事务层是协议的最上层,其主要功能是根据应用层提供的信息生成相应的请求包
传递给数据链路层,并且处理由数据链路层发来的包,将其转换成应用层能识别的信息,协助
数据链路层完成信用管理,实现协议规定的配置事务,IO事务,存储事务和消息事务。
在设备的发送部分,首先根据来自设备核和应用程序的信息,在事务层形成事务层包
(TLP),储存在发送缓冲器里,等待推向下层;在数据链路层,在TLP 包上再串接一些附加
信息,这些信息是对方接收TLP 包时进行错误检查要用到的;在物理层,对TLP 包进行编码,
占用链路中的可用通道,从查封发送器发送出去。
设备核A
设备核A
HDRDataDig
事务层
事务层
HDRDataDig
SeqHDRDataDigLCRC
数据链路层
数据链路层
SeqHDRDataDigLCRC
STPSeqHDRDataDigLCRCEnd
物理层
RxTxRx
物理层
Tx
STPSeqHDRDataDigLCRCEnd
事务层包(TLP),数据链路层包(DLLP),物理层(PLP)产生于各自所在层,最后通过
电或光等介质和另一方通讯。这其中数据链路层包(DLLP),物理层(PLP)的包平常不需要
关心,在 IP核中封装好了。在 FPGA上做 PCIe的功能,变成完成事务层包(TLP)的处理。
待移动数据的PCI-Express协议的请求均由主CPU发出。
当CPU向存储器映射输入/输出(MMIO)地址存储器发出命令时,数据向下游移动。
Root Complex通常会生成一个具有对应MMIO位置地址、字节使能和寄存器内容的
存储器写TLP。Endpoint接收存储器写TLP更新响应的本地寄存器后事务即终止。
当CPU发出从MMIO地址加载寄存器的命令时,数据向上游移动。Root Complex通
常会生成一个具有响应MMIO位置地址和字节使能的存储器读TLP。Endpoint在收到
存储器读TLP后会生成带数据完成型TLP。完成包传送到Root Complex,有效载荷
加载至目标寄存器后事务即完成。
2. PICE核接口
2.1系统接口
表1 系统信号
信号名
Sys_rst_n
Sys_clk
方向
Input
Output
定义
异步信号。sys_rst_n在上电和热复位操作期间,必须
被断言至少1500ns
参考时钟:可选频率为100MHZ,125MHZ或者
500MHZ
2.2 PCIE接口
PCIE接口由不同的发送(对)和接收(对)所构成的多线程组成。一个PCIE线由一对发
送差分信号(pci_exp_txp, pci_exp_txn)和一对接收差分信号(pci_exp_rxp, pci_exp_rxn)组成。
单线的只支持0线,双线只支持01线,四线支持0-3线,八线支持0-7线。下表2定义了4
线核的发送和接收信号。(只给了一线的信号)
表2 PCIE接收和发送信号
线
0
0
0
0
1
1
信号名字
pci_exp_txp0
pci_exp_txn0
pci_exp_rxp0
pci_exp_rxn0
pci_exp_txp1
pci_exp_txn1
方向
Output
Output
Input
Input
Output
Output
定义
PCIE发送正:串行差分输出
PCIE发送负: 串行差分输出
PCIE接收正:串行差分输入
PCIE接收负:串行差分输入
PCIE发送正:串行差分输出
PCIE发送负: 串行差分输出
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