PCIE详细设计.doc

部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 PCI Express 详细设计 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 目 录 1PCI EXPRESS 介绍介绍 1 2PCI EXPRESS 参数与接口参数与接口 1 3实现框图与接口时序实现框图与接口时序 2 4PCI EXPRESS 中模块 功能 的原理与实现中模块 功能 的原理与实现 2 4 1 应用层模块 2 4 1 1 模块介绍 2 4 1 2结构 算法 或原理 和实现 2 4 1 3 参数和接口 3 4 2 配置信号采样模块 3 4 2 1 模块介绍 3 4 2 2 结构 算法 或原理 和实现 3 4 2 3 参数和接口 4 4 3 PCIE 硬核模块 4 4 3 1 模块介绍 4 4 3 2 结构 算法 或原理 和实现 4 4 3 3 参数和接口 4 4 4 LMI 配置模块 4 4 4 1 模块介绍 4 4 4 2 结构 算法 或原理 和实现 4 4 4 3 参数和接口 5 4 5 重新配置时钟模块 5 4 5 1 模块介绍 5 4 5 2 结构 算法 或原理 和实现 5 4 5 3 参数和接口 5 4 6 兼容性测试模块 5 4 6 1 模块介绍 5 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 PCI Express 详细设计 1PCI Express 介绍 PCIE 设备按照一定的拓扑连接构成总线结构 设备与设备通过协议规定的 事务包 TLP 进行通信 PCIE 垂直方向可分为应用层 事务层 数据链路层和 物理层 协议规定每层实现的功能 每层功能配合实现设备的 PCIE 数据传输功 能 PCIE 硬核的结构图如下图 1 1 所示 CBB Test Driver altpcierd compliance test v 应用层模块 altpcierd example app chaining 主要实现 PCIE 应用层的功 能 配置信号采样模块 altpcierd tl cfg sample 将 PCIE IP 核配置空间的特 定寄存器内容读出来供应用层逻辑使用 PCIE 硬核模块 top plus 主要实现 PCIE 协议中物理层 数据链路层和 事务层的功能 LMI 配置模块 altpcierd cplerr lmi PCIE 设备检测到 TLP 传输错误时 向 PC 端报告错误 同时更新寄存器 重新配置时钟模块 altpcierd reconfig clk pll 实现 IP 核和其他模块时钟 的配置 兼容性测试模块 altpcierd compliance test 用于测试系统或设备的互操 作性和一致性 通过按键完成 CBB 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 2PCI Express 参数与接口 表 4 1 PCIE 模块接口 Interface NameDirectionDescription free 100MHzin本地时钟信号 local rstn extin本地复位信号 pcie rstninPCIE 复位信号 refclkin参考时钟 req compliance push button n in兼容性测试按键 rx in0in数据输入信号 rx in1in数据输入信号 rx in2in数据输入信号 rx in3in数据输入信号 alive ledoutPCIE 工作正常 led 显示 gen2 ledout识别 gen1 或 gen2 使用 led 显示 lane active led 3 0 out显示 4 条 lane 的状态 tx out0out数据输出信号 tx out1out数据输出信号 tx out2out数据输出信号 tx out3out数据输出信号 3PCI Express 中模块 功能 的原理与实现 3 1 应用层模块 3 1 1 模块介绍 该模块主要包括收发端口转换 收发缓存 链式 DMA 和 RC slave 数据传 输功能 MSI 中断 本模块实现端点设备的存储空间 通过该空间和系统主存 储器交换数据从而实现数据传输 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 收发端口转换收发缓冲 MSI中断缓冲 数据传输 RC slave或 链式DMA PCIE IP core Avalon ST Interface data descriptor 3 1 2 结构 算法 或原理 和实现 a 收发端口转换模块 Avalon ST 接口时序是数据流传输 将 TLP 的头标和数据均作为数据传输 本模块将接收信号转换成时序相对简单的 data descriptor 接口 发送是其逆过 程 b 收发缓冲模块 本模块主要监控数据缓冲区可用空间大小 防止 IP 核发送数据过多 接收 缓冲区溢出丢失数据 当接收缓冲区空间较小时 应用层暂不发送读请求信号 避免接收缓冲区溢出 为实现其功能 本模块主要例化一个 10 bit 32 的双口 RAM 当应用层发送 一个存储器读请求 TLP 时 提取 TLP 中 Tag 字段作为地址 将 TLP 中 Length 字 段作为数据存入双口 RAM 中 当接收到对应 Tag 带数据的 TLP 时 读取双口 RAM 中 Tag 值计算 TLP 所需缓冲空间大小 根据剩余缓冲区大小输出通知应用 层 让其决定是否发送请求信号接收数据传输 发送过程处理类似 不再赘述 c MSI 中断缓冲模块 由于发送和接收数据时会对数据进行接口转换和缓冲 具有一定延时 在 数据未完成传输就通知 IP 核产生中断会造成 CPU 误认为数据传输已经完成 且 IP 核处理数据也需要一定时间 所以要对中断信号缓冲处理 d 数据传输模块 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 PCIE 的数据传输主要通过 Rc slave 或者 DMA 模块两种方式 1 Rc slave 模块 本模块主要完成普通数据的传输 可在 CPU 的控制下直接访问 BAR 存储空 间 由于 DMA 模块不能访问存储控制状态信息的 BAR 空间 所以每次 DMA 传 输之前 CPU 必须通过本模块对 DMA 寄存器进行设置和启动 本模块主要有两个子模块完成 rxtx mem intf 主要负责构建 data descriptor 接口 若访问的是 BAR 0 1 存储空间 则完成存储器读写请求 若访问的是 BAR2 3 存储空间 则交给另一模块 reg acess 处理 由这个模块读 写 BAR2 3 存储空间的信息 BAR2 3 中主要是 DMA 控制状态寄存器中的内容 通过这个模块译码开始启动 DMA 控制状态寄存器中信息如下表所示 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 2 DMA 模块 本模块实现 DMA 传输功能 DMA 可在没有 CPU 干预下一次执行多个 DMA 操作 提高传输效率 DMA 通过描述符表完成 主机系统在住存储器中开辟一 块区域存储 DMA 的描述符表 通过 Rc slave 模块控制 DMA 从主存储器中读取 DMA 描述符表并开始 DMA 操作 完成后通过 MSI 中断通知主机数据传输完成 描述符表的内容如下表所示 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 若传输的数据在一个双口 RAM 中存储 根据功能的不同需求 可将状态控 制寄存器 DMA 读数据存储和 DMA 写数据存储都用双口 RAM 实现 提高效率 具体的改动也在应用模块中完成 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 3 1 3 参数和接口 一些端口的说明参看 IP Compiler for PCI Express User Guide 中 Appendix B 3 2 配置信号采样模块 3 2 1 模块介绍 本模块通过与 IP 核的配置信号线相连 将 IP 核配置空间的特定寄存器内容 读出传送至应用层模块使用 IP 核的配置空间为 4KB 为了方便应用层设计 将 IP 核中常用的寄存器组成一个特定的配置空间 通过 tl cfg sts 信号引出至 应用层 该信号的内容如下如所示 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 3 2 2 参数和接口 3 3 PCIE 硬核模块 3 3 1 模块介绍 本模块实现 PCIE 数据传输的基本功能 实现了事务层 数据链路层和物理 层的功能 以硬核的形式存在 本模块按照 PCIE 协议实现事务层 数据链路层和物理层的功能 具体实现 过程不再赘述 与应用层的信息都是以 TLP 的形式进行交流 TLP 的一种头标格式如下图所 示 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 3 3 2 参数和接口 一些端口的说明参看 IP Compiler for PCI Express User Guide 中 Table 5 2 3 4 LMI 配置模块 3 4 1 模块介绍 当 PCIE 设备检测到一个 TLP 传送错误时 如果该错误寄存器未屏蔽 PCIE IP 核会向跟复合体报告错误 同时将包头更新为错误的 TLP 头标 本模块由一 个状态机实现 部分内容来源于网络 有侵权请联系删除 3 4 2 结构 算法 或原理 和实现 内容 2 的结构 算法 或原理 和实现 参考现有的文档 把内容讲清楚 3