之所以把物理層電氣部分的文章放在鏈路初始化與訓練文章的后面,是因為這一部分涉及到一些相關的概念,如Beacon Signal、LTSSM等等。
前面已經多次提及,由于本次連載的文章主要是基于Gen2的,所以關于Gen3的相關內容只會提及,但是并不會深入的介紹,如果有興趣的可以自行閱讀Gen3的Spec。
關于鏈路初始化與訓練的文章中提到過,PCIe Spec規定,支持新的標準的PCIe設備必須能夠向前兼容。即Gen2的設備必須同時支持2.5GT/s和5GT/s,但是,需要注意的是,Gen3的設備必須支持2.5GT/s和8GT/s,而5GT/s卻是可選的。
PCIe Spec規定,PCIe設備必須是Short-Circuit Tolerant的,這可以讓PCIe卡支持熱插拔的功能。此外,由于PCIe總線是一種高速的差分總線,因此,其收發兩端是交流耦合的(AC-Coupled)。一般情況下,靠近發送端的鏈路上放置電容來濾除直流信號,如下圖所示:
詳細的差分收發對模型如下圖所示:
當然,如果PCIe設備把電容集成到Silicon(芯片)中,也是可以的(不過一般不會這么做,因為在芯片內部集成大電容成本很高)。使用交流耦合的另一個優勢是,可以允許鏈路兩端的設備使用不同的電源和地。
注:關于半導體中的電容,以及芯片周圍的一堆退耦電容是什么鬼,打算找個時間單獨寫一篇文章來詳細地聊一聊。
需要注意的是,PCIe總線采用的是嵌入式時鐘,即只有數據Lane,并沒有時鐘Lane(具體在前面的文章中已經詳細地介紹過了)。也就是說,以Gen1為例,雖然2.5GT/s使用的時鐘為2.5GHz,但是從數據Lane上來看,“似乎”只有1.25GHz,如下圖所示:
L0模式下的鏈路結構圖(狀態圖)如下:
L0s模式下的鏈路結構圖(狀態圖)如下:
L1模式下的鏈路結構圖(狀態圖)如下:
L2模式的鏈路結構圖(狀態圖)如下:
L3模式的鏈路結構圖(狀態圖)如下:
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原文標題:【博文連載】PCIe掃盲——物理層電氣部分基礎(一)
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