PCIe 链路训练基础
作者：互联网
PCIe Link Initialization and Training Process
PCIe 链路初始化及训练是由物理层控制的硬件过程。该过程对设备的端口及链路进行配置及初始化，从而能够支持后续的数据传递。
复位之后，硬件会开始链路训练流程，并且流程由 LTSSM（Link Training and Status Machine）管理。LTSSM 的位置如下图所示：
链路初始化及训练过程会对进行许多配置，可能会涉及到以下内容：
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Bit Lock：当链路训练开始时，接收设备的时钟尚未与发送设备的传输时钟同步，无法可靠地对传入的数据进行采样。在链路训练过程中，接收设备的 CDR （Clock and Data Recovery）从收到的比特流中复原出一个时钟作为参考时钟。一旦接收设备成功复原了时钟，就可以说接收设备已经获取到了 Bit Lock，此时接收端已经可以有效的对收到的比特流进行采样。
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Symbol Lock：对于 8b/10b 编码（即 PCIe Gen1 或 Gen2），获取 Bit Lock 之后就需要获取 Symbol Lock。在获取到 Bit Lock 后，虽然接收端能够对比特流进行完整采样，但是它不知道 10 bit 的符号边界在哪里。在 TS1 和 TS2 进行交换时，接收端会在比特流中搜索能够识别的 pattern。最简单的就是识别 COM Symbol，它独特的编码方式使其易于识别，而且它也标识了 Symbol 和 Ordered Set 的边界。
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Block Lock：在 PCIe Gen 3 中不再使用 8b/10b 编码，没有 COM 符号，因此 Symbol Lock 就不能用了。为了能够识别到数据包的边界，需要在链路训练流程中加入更多的 EIEOS (Electrical Idle Exit Ordered Set) 实例。EIEOS 被识别为一系列交替的 00h 和 FFh 字节，它定义了 Block 的边界。
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Link Width：每个设备支持的 lane 数量不一定相同，所以在链路训练过程中，发送端和接收端会对不同的 lane 进行测试，最终选择一个可用的最大值。
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Lane Reversal：对于包含多个 lane 的设备，都是从 lane 0 开始顺序编号。一般情况下，两个 PCIe 设备相连时都是 lane 0 接 lane 0，lane 1 接 lane 1，以此类推。但是，有些场景中，为了简化 PCB 的布线，需要从逻辑上反转 lane 的编号，从而避免在 PCB 交错布线。只要一个设备支持 Lane Reversal 就可以。首先，一个设备在内部反转 lane 的编号，然后在链路训练时会检测到 lane 编号被反转。鉴于 Lane Reversal 并不是 PCIe 协议规定必须支持的特性，所以硬件设计人员在设计板级电路时需要确认 PCIe 发送设备或者接收设备的其中一个支持 Lane Reversal 特性之后才能按照非交错方式布线。下图展示了 Lane Reversal 的效果：
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Polarity Inversion：PCIe 协议规定，必须支持该特性。该特性的目标也是为了简化 PCB 的布线。每个 lane 都包含一组发送（Tx）和接收（Rx），而 Tx 和 Rx 分别包含两根差分信号线（D+ 和 D-）。Polarity Inversion 的作用就是把某个设备的 D+ 变成 D-，D- 变成 D+。开启 Polarity Inversion 之后的效果如下图所示：
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Link Data Rate：复位之后，默认会在 2.5 Gbit/s 的速度模式下进行链路初始化及训练。如果支持更高的速度，那么会在链路训练过程中进行声明。在链路训练完成后，设备会再进行一次快速链路训练切换到支持的最快传输速度上（5.0 Gbit/s, 8.0 Gbit/s 等等）。
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Lane-to-Lane De-skew：对于包含多个 lane 的设备，数据传输是在所有 lane 上并行传输的。由于种种原因，很难保证每个 lane 上的数据在同一时刻到达接收设备，这种现象称为 signal skew。接收设备为了应对 signal skew，需要让早到的数据等一会，等其他 lane 的 bit 流数据一起到了之后一起处理。接收设备必须能够自动的处理这些 skew （ 2.5 Gbit/s 传输速度下，可以允许到达时间相差 20 ns）。这个特性能有效 PCB 布线的难度，因为这个机制能放宽等长布线的要求。lane 与 lane 的长度有些许的差异也不会造成信号传输问题。结合之前的 Lane Reversal、Polarity Inversion 特性，一定程度上降低了高速 PCB 的设计的难度。
标签：lane,训练,Lock,Lane,PCIe,链路,设备 来源： https://blog.csdn.net/w0801101117/article/details/115671210