PCIe协议学习之-Ack/Nak协议
作者：互联网
Ack/Nak协议是PCIe Data Link layer中最重要的内容。它用来保证TLP的可靠传输。它是基于Retry buffer实现的，Tx发出TLP后，将原始的TLP存到Retry buffer里面，当RX通过Ack DLLP告知已经正确收到TLP后才会将TLP中相应的TLP移除。当Rx通过Nak DLLP告知Tx有TLP出现错误后，Tx可以将Retry buffer中的相应TLP resent出去。
Tx和Rx的逻辑框图如下：
TX端
1）SEQ Num分配
DL层从TL层收到TLP后，要为其分配SEQ Num, 这个SEQ Num来自一个12bits的NEXT_TRANSMIT_SEQ(NTS), NTS从0开始每次加1，到4095后又rollover到0.
2）Ack/Nak DLLP
在Ack DLLP中，AckNak_Seq_Num的含义是Rx成功接收的最后一个TLP的SEQ_NUM。在Nak DLLP的含义也是Rx成功接收的最后一个TLP的SEQ_NUM，而不是失败的TLP的SEQ_NUM. 也就是说，当Tx收到Ack/Nak后，等于或者小于SEQ_NUM的TLP都可以从Retry buffer中移除了。
2）AckD_SEQ(AS)
含义是最近一次被成功接收了的SEQ_NUM, AckD应该是Acknowledged的意思？？
3）Retry Timer
当Tx方向发出了TLP而没有收到Ack/Nak,则这个timer就处于running. 当收到Ack后，reset timer, 将retry buffer里面等于或者小于SEQ_NUM的TLP移除后，若retry buffer里面还有TLP，则重新启动timer, 若retry buffer里面没有TLP则保持timer为0，直到后面Tx又发出了新的TLP, timer重新启动。每当timer超时后，Tx就会将Retry buffer里面的TLP全部重新发一遍然后重启这个timer.
4) Retry Num Count
用于记录retry的次数，2bits, 初始值为0，每进行一次retry, Retry Num都会加1，当Tx收到Ack DLLP，且SEQ_NUM>AS(即有一个或多个TLP被正确接收了)清0。当Retry Num从3 rollover到0时，DL通知PL进行retrain, PL的LTSSM跳到Recovery状态。Retrain完成后，Tx将resent retry buffer里面的TLP.
5) 上诉逻辑图中，只进行了SEQ_NUM==AS的判断，为什么没有进行大于和小于的判断？
只要SEQ_NUM != AS, 就将AS更新为SEQ_NUM的值，理论上讲，NTS-AS的差值不会超过最大值的一半即2048，如果超过了2048就在逻辑上代表NTS<AS, 会上报DLL Protocal error。回到上面的问题，之所以不进行SEQ_NUM<AS的判断，是因为不会出现这种情况，否则就要上报错误。值得注意的是，NTS达到最大值后都是rollover的，因此判断SEQ_NUM的大小都是通过两者之差是否小于最大值的一半来判断的，这一点于Flow control里面的counter类似。可以结合下图进行理解，比一个数大的就是其右边的2037个，再往右的2048个都是比自己小的。
6) DLLP CRC Check
当TX端收到来自RX端的Ack/Nak DLLP后，会首先进行DLLP的CRC校验，如果校验失败则直接丢弃DLLP，同时上报Correctble Error (if enable)。不用担心DLLP丢弃后会丢失信息，RX端后续发过来的Ack/Nak会报告RX端最后收到的Good TLP的SEQ_NUM。
RX端
1）NRS
NEXT_RCV_SEQ(NRS) counter用来记录RX端期望下一次接收到的TLP的SEQ_NUM, 12bits, 初始值为0。当收到1个good TLP后该counter会加1。
2）LCRC Check
收到TLP后进行LCRC Check,如果Pass则继续SEQ_NUM Check。如果LCRC fail则认为是一个bad TLP，丢弃bad TLP并将NAK_SCHEDULED置1，如果NAK_SCHEDULED的前值为0则立即发送Nak DLLP(SEQ_NUM=NRS-1)。NAK_SCHEDULED的存在，是为了避免重复发送Nak DLLP, Nak DLLP只会在NAK_SCHEDULED的上升沿发送。当收到good TLP后将NAK_SCHEDULED清0。
3）SEQ_NUM Check
3.1 当TLP的SEQ_NUM==NRS, 这正是期望的，意味着收到一个good TLP。TLP收下来并转交给TL层，NRS加1。需要发送Ack DLLP，但不需要马上就发，等到AckNak_Latency_Timer超时后再发送SEQ_NUM=NRS-1的Ack
3.2 当TLP的SEQ_NUM<NRS，证明收到的TLP之前已经收到过了。导致这种情况可能是由于之前RX端发过去的Ack由于某些原因TX端并没有正确收到，然后TX端的Retry Timer超时后将Retry Buffer里面的TLPs又发了一遍。这种情况TLP直接丢弃，然后发送一个SEQ_NUM=NRS-1的Ack DLLP(不用等AckNak_Latency_TImer超时)。
3.3 当TLP的SEQ_NUM>NRS, 证明一定有TLP丢失了，因为good TLP一定是按顺序接收的，不应该出现SEQ_NUM>NRS的情况。这种情况下，bad TLP被丢弃，如果NAK_SCHEDULED为0则将其置1并发送一个SEQ_NUM=NRS-1的Nak DLLP。
4）AckNak_Latency_Timer
当RX方还有good TLP没有被Ack时，该timer running。当收到Good TLP后开始启动，当发送了Ack/Nak后清0。当该timer超时后，发送一个SEQ_NUM=MRS-1的Ack DLLP。
标签：TLP,SEQ,Ack,Nak,DLLP,PCIe,NUM 来源： https://blog.csdn.net/HelloQili/article/details/115737108