如何从硬件的角度解析PCIE接口之协议简述

Question

如题所述

Answer 1

PCIE接口协议解析：硬件视角解析

在现代计算机硬件设计中，PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) 接口因其高速传输能力而被广泛应用，它是一种全双工串行总线，通过多对高速差分信号传输数据，速度从最初的2.5Gbps发展到现在的32Gbps。用户根据需求选择不同lane数量，如X1、X2等，以满足不同的带宽要求。常见的PCIe应用场景涉及Root Complex（根复合体）、Repeater（中继器）和Endpoint（终端设备）的协作。

Root Complex，作为管理PCIe总线的核心组件，可以是CPU内部或外部组件，负责设备间的通信协调。Repeater在长距离传输中起到信号增强作用，常见为Retimer芯片。Endpoint是连接到计算机系统的设备，分为Root Complex Endpoint和Device Endpoint，各自承担着地址分配和独立工作的任务。

硬件配置方面，关键信号如REFCLK（提供数据传输的参考时钟）、RESET（初始化信号）和DATA等，其中REFCLK是数据传输的前提条件，而RESET在上电后变为高电平表示初始化开始。其他如CLKREQ、WAKE等也各有其特定功能。

工作流程包括链路初始化与训练，涉及bit lock、symbol lock等步骤，以及对数据速率、通道宽度等参数的协商。在多设备设计中，每个通道会分配特定编号，并通过状态机如LTSSM（Link Training State Machine）进行操作。

物理层数据包（PLP）在链路协商中扮演重要角色，如在TS1和TS2有序集中实现通道对齐等。随着PCIe协议的升级，如SRIS技术的引入，对外部时钟源的要求也不断提高，对硬件设计者提出了新的挑战。

深入理解PCIe接口的硬件原理和技术细节，可以参考《PCI EXPRESS SYSTEM ARCHITECTURE》以及TI官网。若对这一领域有兴趣，可以关注公众号“硬件之道”获取更多资料。