PCI Express 学习篇_Power Management(1)

写在前面

笔者在工作中需要包个 PCIe wrapper，正在努力飞快学习 PCIe ing.
本文系转载，略做格式调整与增加解释，转自https://blog.csdn.net/weixin_48180416/article/details/115576240
相应内容可参考：

MindShare， PCI Express System Technology 3.0 第十六章。
《PCI Express 体系结构导读》第八章

转载正文

此篇为Power Management概述。下一篇介绍L1低功耗状态。

两种 PCIe PM

PCIe的Power Management（PM）分为两种：

PCI-Compatible PM
符合PCI协议的电源管理，由软件通过Configuration Requests发起;
Active State Power Management(ASPM)
定义基于硬件控制的电源管理，同时定义了唤醒系统的机制，PME message机制。

PM 基本知识

以下先介绍一些基本知识：

电源状态 (Power state)

PCIe 包含四种电源状态——D0,D1,D2,D3 (D3hot,D3cold)

D0和D3是强制必须存在的状态，D1和D2是可选的状态；
D0是full power的状态，D1为slight sleep, D2为deep sleep，D3hot无Main Power但是存在AUX Power,D3cold是全部off的状态；
D0分为D0uninitialized和D0active状态， Convertional Reset(后续会介绍)和FLR后会进入D0uninitialized，配置BME,MSE,ISE后会进入D0active；
按照省电的顺序D0<D1<D2<D3hot<D3cold

链路状态 (Link state)

PCIe包含几种链路状态——L0,L0s,L1,L2 (L1包含子状态，后续再介绍)

L0是Fully Active状态;
L0s，低功耗模式，仅支持ASPM方式，是硬件自动发起的，软件无法控制，是单向的，比如upstream有大量数据，downstream没有数据的时候downstream可以独立的进入L0s；
L1，低功耗模式，支持两种方式PCI-PM，ASPM；L1子状态可以关闭参考时钟、Tx common mode电路，Rx electric idle detect电路更加省电；
L2，低功耗模式，仅支持PCI-PM方式，关闭参考时钟、关闭PLL、关闭Main Power, 但是需要保留Aux Power;
L3，低功耗模式，仅支持PCI-PM方式，处于所有power都off的状态；
按照省电的顺序L0<L0s<L1<L2<L3，越省电的状态recovery到L0正常工作状态的时间就会越长。

电源状态和链路状态的对应关系

电源状态和链路状态是有对应关系的，需要熟悉以下几点：

D0状态下可以对应L0,L0s,L1；
D1、D2、D3hot对应的链路状态是L1；
D3cold对应的链路状态是L2，L3。

PM 相关的寄存器

关于寄存器方面，有两个很重要的寄存器可以先简单的了解下：

1.PCIe配置空间的Power Management Capabilities的Power Management Control/Status(PMCSR)包含PowerState bit位, 为电源状态，其中

00-D0
01-D1
10-D2
11-D3hot

2.PCIe配置空间的Power Management Capabilities的Power Management Control/Status(PMCSR)包含PME_EN bit位，为PME Message使能，只有PME Support位为1（Power Management Capabilities寄存器中）且PME_EN=1时，可以发起PME Message.