PCIE 4.0 L0s/L1/L2

已于 2024-03-01 15:08:41 修改
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分类专栏： PCIE 协议学习 文章标签： PCIE低功耗
于 2024-03-01 15:06:52 首次发布
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本文详细描述了PCIe设备在不同低功耗状态（L0s、L1和L2）下的工作流程，包括状态转换条件、超时时间和状态机操作。重点介绍了L0s的快速恢复机制和L1/L2需要经过恢复状态才能回到工作状态的过程。

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        L0是PCIE设备正常工作的状态，当设备链路处于非工作状态可以跳转大相应的低功耗状态，L0s是一种可以快速恢复到L0的低功耗状态；L1必须经过Reovery状态才可以恢复到L0状态；L2需要从Detect开始逐步进入到L0状态。它们的恢复时间依次延长，与此对应便是降低功耗的等级越来越高。

1. L0s

        L0s状态下发送机和接收机分别有一个状态机进行控制。RX状态机主要包括Rx_L0s.entry，Rx_L0s.idle，Rx_L0s.FTS; TX状态机主要包括Tx_L0s.entry，Tx_L0s.idle，Tx_L0s.FTS；

接收机：

  1. Rx_L0s.entry：等待一个超时时间T_tx_idle_min 后，便会跳转Rx_L0s.idle。
  2. Rx_L0s.idle：如果任何lane检测到退出电气空闲，或者100ms 超时 with 接收机的电阻不满足规范，且当前速度是8GT 及以上，便会跳转到Rx_L0s.FTS。
  3. Rx_L0s.FTS：如果接收到特定的Order Set则会跳转到L0, (SKP OS for 8b/10b，SDS for 128b/130b）； 否则达到超时时间内需要退出至Recovery状态更新N_FTS的值。

发送机：

  1. T
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跳转条件：双方成功交换TS1和TS2，则此时已经实现了位锁定和符号锁定，才能检测出特定序列，协商出支 持最高速率(Gen x);跳转条件：EQ参数收敛，即信号眼图质量满足要求；作用：读取当前的LTSSM状态(比如0x3表示Polling状态)；若是发现信号质量眼图不足，进入Recoverty状态进行EQ；：实现位锁定、符号锁定、极性翻转-->协商出GEN几；失败：若EQ无法收敛，则进入Detect状态；5.L0状态-->Recovery状态。4.Recovery-->L0状态；ltssm状态机图如下。
PCIe PM Message TLP
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<think>好的，用户想了解PCIe PM Message TLP的规范和实现细节。首先，我需要回顾一下PCIe的基础知识，特别是电源管理相关的部分。 PCIe的电源管理涉及到多个层次，包括事务层、数据链路层和物理层。PM Message TLP属于事务层的数据包类型。根据PCIe规范，电源管理消息通过TLP（事务层数据包）进行传输，具体来说，这类消息属于Message TLP的一种。 接下来，PM Message的类型可能有几种，比如PM_Active_State_Nak或者PM_PME等。这些消息用于通知设备进入或退出低功耗状态，或者处理电源管理事件。需要确认具体的消息格式，比如头部的字段，例如Type字段、Length字段等。例如，PM Message TLP的头部可能包含特定的编码来表示电源管理消息类型。 实现细节方面，硬件设备需要能够生成和解析这些TLP。在驱动程序层面，操作系统或固件会发送这些消息来管理设备的电源状态。例如，当系统进入睡眠状态时，PM Message会被发送到相关设备，要求其进入低功耗模式。设备的控制器需要响应这些消息，调整电源状态，并可能发送确认或错误响应。 另外，用户提到的引用中有关于STP Token的内容，虽然主要与TLP长度字段有关，但可能涉及到数据包格式的验证。例如，某些特定格式的TLP可能需要被正确处理，避免错误解析为其他类型的包，如EDS Token。这可能与错误处理机制相关，确保电源管理消息的正确传输和解析。 还需要考虑不同版本的PCIe规范之间的差异，比如PCIe 3.0、4.0或5.0，可能在电源管理消息的实现上有细微差别。比如，随着版本升级，可能增加了新的电源状态或优化了消息传输机制。 此外，实际实现中可能涉及到的配置寄存器和电源管理控制状态机。例如，设备的Power Management Capability结构，其中包含PMCSR（电源管理控制与状态寄存器），驱动程序通过配置这些寄存器来管理电源状态，而PM Message TLP可能是这些配置变更的触发或结果。 最后，可能需要参考具体的规范文档，如PCI Express Base Specification中的Chapter 5（事务层描述）和Chapter 14（电源管理），以及相关的实现案例或厂商文档，如Intel或AMD的技术资料，来获取更详细的实现细节。</think>### PCIe Power Management Message TLP 详解 #### 1. **基本概念** PCIe电源管理消息（Power Management Message, PM Message）通过事务层数据包（Transaction Layer Packet, TLP）实现设备间的电源状态协调。PM Message TLP属于$Type=0x14$的Message类别，用于通知设备进入或退出低功耗状态（如L0s/L1/L2/L3 Ready）[^2]。 #### 2. **TLP格式** PM Message TLP的通用格式如下： $$ \begin{aligned} &\text{Header (4DW)} \\ &\text{Data Payload (可选)} \end{aligned} $$ - **Header字段**： - **Type[7:0]**：固定为$0x14$，表示电源管理消息。 - **Subtype[3:0]**：定义具体操作类型，如： - $0x0001$：PM_Active_State_Nak（拒绝进入低功耗状态） - $0x0002$：PM_PME（电源管理事件通知） - **Power State[2:0]**：目标电源状态编码（如L0s=0x1, L1=0x2）。 #### 3. **实现细节** - **硬件支持**：设备需实现PCIe电源管理能力结构（Power Management Capability Structure），包含PMCSR（Power Management Control/Status Register）[^2]。 - **驱动交互**：操作系统通过写入PMCSR的`PowerState`字段触发PM Message TLP发送。 - **状态转换**：设备收到PM Message后需在$T_{PHOLD}$时间内响应状态切换，否则触发超时错误[^3]。 #### 4. **典型应用场景** - **链路节能**：当链路空闲时，RC（Root Complex）发送PM_Enter_L1消息要求设备进入L1状态。 - **唤醒机制**：设备通过PM_PME消息通知系统需要唤醒（如外设检测到输入事件）。 ```plaintext 示例PM Message TLP发送流程： 1. 驱动设置PMCSR.PowerState = L1 2. 设备控制器生成PM_Enter_L1 TLP 3. 目标设备确认后返回Completion TLP 4. 双方链路进入L1状态 ```
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