pcie_ltssm

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简介

PCIe LTSSM ，全名为Link Training and Status State Machine，主要是用在PCIe中Physical Layer Link的初始化与设置，让device之间建立起沟通桥梁。整个LTSSM状态机总共有11个state，每个state又可以分为多个substates，所以整个状态机的跳转可以说是非常的错综且复杂且完善。

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训练顺序

Traning Sequences Order Sets主要有两种，分别为TS1和TS2，主要目的是为了建立Bitlock和S ymbol Lock和交换Physical Layer的参数。当Link运作在2.5 GT/s(Gen 1)或5 GT/s(Gen 2)时，TS1/TS2使用8b/10b编码，8 GT/s则使用128b/130b编码。

链路训练速率

主要为三个Data Rates，分别为2.5GT/s，5GT/s 和 8GT/s。每个link开始必须以2.5GT/s的速率开始initial。

在negotiation的过程中，LTSSM会决定PCIe Port的link number和lane number。

LTSSM简介

  • Detect：主要是为了检测对端是否有device存在，分为detect.quiet和detect.active状态。

    • Detect.Quiet: Quiet的状态下，Tx会处于Electrical Idle的状态，且起始会以2.5 GT/S的速度开始，也就是Gen1 Link Speed。

    • Detect.Active: 在这个state，会perform一个叫做Receiver Detection Sequence。Receiver Detection Sequence首先会让Transmitter处于一个稳定的电压状态，然后持续的对D+与D-增加电压直到符合V TX-RCV-DETECT，另一放面持续的去侦测Receiver的高阻抗，然后用充电的曲线(rate)来判断是否有device的存在。

  • Polling：通过传送TS Order Set，回应所接收到的TS Order Set，在这个阶段建立Bit block和Symbol Lock。分为polling.active，polling.compliance和polling.configuration状态。

    • Polling.Active: 在这个状态下，Transmitter会开始传送TS1 Order Set，并且将” Link Number “ & “ Lane number within Link “设置为0，而且所有传送的TS1中的Data Rate Identifier栏位必须将所有support的date rate设为1。
    • Polling.Compliance: 这个state主要透过示波器、封包产生器或位元错误率测试仪用来做interoperability testing，只有EE想要量测讯号才会需要进入此state，一般的link training是可以跳过这个状态的。
    • Polling.Configuration: 在上面有提到Polling.Active会传送Lane/Link number为PAD/PAD的TS1，Polling.Configuration则是传送Lane/Link number为PAD/PAD的TS2，所以Polling.Configuration的TS2有点像是TS1的Double Confirm 的概念。

  • configuration：主要任务是分配port上所有的lanes，且分组成个别独立的Links，主要是透过TS1,TS2中的Link Number & Lane number within Link来达成，区别于polling state，这里已经被填充为实际的值。

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    • 配置.链接宽度.开始：

      • DownStream: 由于Downstream不知道现在port的连接如何，所以会以试探性的方式，在所传送出的TS1中的Link number栏位选择任意号码做为初始值，然后Lane number维持PAD。
      • UpStream: 传送TS1，且Link/Lane number栏位保持PAD，并且在收到一定数量和条件的TS1后，比DownStream较早进入Linkwidth.Accept。

    • 配置.链接宽度.接受：

      • DownStream: 当DownStream接收一定数量的TS1中，Link Number栏位符合Linkwidth.Start state所传出的号码，那就可以形成一个Link Group。
      • UpStream: 会根据在DownStream在Linkwidth.Start阶段所发出的Link Number中，选定一个号码作为此port的Link Number，因此会在传送TS1中将Link Number栏位填入这个号码，所以顾名思义，UpStream接受了(Accept)了这个Link Number。

    • 配置.Lanenum.等待：

      • DownStream: 由于在Linkwidth.Accept的阶段某些Lanes已经组成一个Link Group，因此DownStream会开始在这个阶段传送独立的Lane Number值到每个Lane上。
      • UpStream: 会根据接收到的Lane number，直接回传相同的号码或者不同( Lane Reversal )，这里spec有提到相同或不相同，都还是可以进入下一个state。

    • Configuration.Lanenum.Accept：

      • 当接收到TS1 Link/Lane number都与自己所传送的相符合，则会进入Configuration.Complete state。

    • 配置。完成：

      • 接续Lanenum.Accept state，Complete阶段会开始传送相同的Link/Lane number，只是与Lanenum.Accept的差异在于Complete传送的是TS2。

    • 配置.空闲：

      • 在这个state，双方会开始传送Idle Symbols，当接收到连续8个Idle Symbols后，则会进入L0。