PCIe PHYMAC--LTSSM详细讲解

本文深入解析PCIe的PHYMAC层LTSSM(Link Training and Status State Machine)的工作流程,包括Detect、Polling、Configuration、L0、Recovery、L0s、L1/L2等状态,以及ASPM退出延迟和Link Wake协议。内容涵盖PCIe链路建立、速度和宽度协商、低功耗状态转换等关键环节。

Phy layer框图

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Byte striping of Tlp(transaction layer package),dllp(data link layer package),os(ordered set)

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下面是典型的tlp,dllp,os的格式。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

Ltssm

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Detect

检测电气连接

Pipe_txdetrx,差分线波形

检测端接阻抗,以确定是否有电气连接

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Polling

实现bit lock

Polling.active tx在gen1速率下至少发1024个ts1,让对端rx实现bit lock和block align,此时link num和lane num都是pad

Polling configuration发ts2,之所以更换发ts2,是为了让两端都知道对端已经ready了,不然不知道ts1是对端在无脑发还是cdr 已经lock了

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Configuration

协商宽度,downstream port(rc或者switch的dsp)作为leader主导configuration阶段,首先发送非PAD的ts1,而upstream port(ep或者switch的usp)则作为follower只是返回与usp相同的内容。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-tglm0YbW-1629624793492)(file:////Users/simon/Library/Group%20Containers/UBF8T346G9.Office/TemporaryItems/msohtmlclip/clip_image009.png)]

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-KiZVw5Zc-1629624793494)(file:////Users/simon/Library/Group%20Containers/UBF8T346G9.Office/TemporaryItems/msohtmlclip/clip_image010.png)]

第一步,dsp的link num=0,lane num=pad,usp收到后回复ts1的link num=0,lane num=pad;完成link width协商,进入configuration.lanenum

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-bWaZ1ye4-1629624793496)(file:////Users/simon/Library/Group%20Containers/UBF8T346G9.Office/TemporaryItems/msohtmlclip/clip_image011.png)]

第二步:dsp首先根据自己phy内部定的lane num结构发ts1的lane num;usp收到后决定是否做lane reversal,同时回复ts1;两边收到ts1的lane num相同,则lane num协商完成,进入configuration.complete

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-TRqFroWH-1629624793498)(file:////Users/simon/Library/Group%20Containers/UBF8T346G9.Office/TemporaryItems/msohtmlclip/clip_image012.png)]

在configuration.complete更换ts2发送协商好的link num和lane num。主要用作握手功能,告诉对方自己已经准备好了,至少收发8个ts2之后进入configuration.idle

进入configuration.Idle之后发送idle data,及发送data( before scramble) 8’h0,rx收到8个idle,tx发送16个idle之后进入l0,此时linkup首次被拉高

L0

正常工作状态

两种情况link会自动切换速率,而切宽度都是软件发起的

  1. 两端都支持更高的速率,或者对端软件通过retrain link在ts1中发送direct_speed_change

### 命令含义 - `./tsim`:这表示要执行当前目录下名为 `tsim` 的可执行文件。在 Linux 或类 Unix 系统中,当前目录需要显式地用 `./` 指定,以避免与系统的环境变量 `PATH` 中的命令冲突。 - `-n <CASE_NAME1>`:`-n` 是一个选项(option),用于指定测试用例的名称。`<CASE_NAME1>` 是需要用户替换为实际测试用例名称的占位符。该选项可能用于告诉 `tsim` 工具要运行的是哪个特定的测试用例。 - `--has_eth_phy`:这是一个布尔型的选项,通常用于表明测试环境或测试对象包含以太网物理(Ethernet Physical Layer,eth_phy)相关的组件。当使用这个选项时,`tsim` 工具可能会针对以太网物理进行特定的配置或测试。 - `--has_pcie_phy`:与 `--has_eth_phy` 类似,`--has_pcie_phy` 用于表明测试环境或测试对象包含 PCI Express 物理PCIe Physical Layer,pcie_phy)相关的组件。`tsim` 工具可能会根据这个选项对 PCIe 物理进行特定的处理。 - `--gate netlist`:`--gate` 是一个选项,`netlist` 是该选项的值。这个组合可能表示要使用门级网表(gate-level netlist)进行仿真。门级网表是一种描述数字电路中逻辑门及其连接关系的文件,通常用于硬件仿真。 - `--sdf <SDF_CN>`:`--sdf` 选项用于指定标准延时格式(Standard Delay Format,SDF)文件。`<SDF_CN>` 是需要用户替换为实际 SDF 文件名称的占位符。SDF 文件包含了电路中各个元件的延时信息,`tsim` 工具可以利用这些信息进行更精确的时序仿真。 - `--clean`:这个选项可能用于在仿真前后进行清理操作,例如删除临时文件、日志文件或其他中间结果,以确保测试环境的整洁。 ### 使用方法 以下是一个使用该命令的示例,假设测试用例名称为 `test_case_1`,SDF 文件名为 `test.sdf`: ```bash ./tsim -n test_case_1 --has_eth_phy --has_pcie_phy --gate netlist --sdf test.sdf --clean ``` 在使用该命令时,需要确保以下几点: 1. `tsim` 可执行文件存在于当前目录,并且具有可执行权限。可以使用 `chmod +x tsim` 命令为其添加可执行权限。 2. 替换 `<CASE_NAME1>` 和 `<SDF_CN>` 为实际的测试用例名称和 SDF 文件名称。 3. 确保门级网表文件和 SDF 文件存在于正确的路径下,并且 `tsim` 工具可以访问这些文件。 ### 注意事项 - **文件路径**:如果 `tsim` 工具需要访问其他相关文件(如门级网表文件、SDF 文件等),需要确保这些文件的路径正确。如果文件不在当前目录下,需要提供完整的文件路径。 - **权限问题**:确保 `tsim` 可执行文件和相关文件具有足够的权限。如果没有执行权限,可能会导致命令无法执行。 - **兼容性**:不同版本的 `tsim` 工具可能对命令选项的支持有所不同。在使用命令之前,建议查看 `tsim` 工具的文档或帮助信息,以确保使用的选项是兼容的。 ### 相关问题 1. `tsim` 工具还有哪些其他常用的选项? 2. 如何查看 `tsim` 工具生成的仿真结果? 3. 如果 SDF 文件格式不正确,`tsim` 工具会有什么反应? 4. 门级网表文件的格式有哪些要求? 5. `--clean` 选项具体会清理哪些文件?
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