PCI Express 学习篇_物理层 LTSSM（3）

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/116564143

相应内容可参考：

MindShare， PCI Express System Technology 3.0 第十三章。
《PCI Express 体系结构导读》第八章

转载正文

Link EQ的过程是首次进入8GT/s及以上的速率时进行的。EQ主要包含四个阶段：Phase0, Phase1, Phase2, Phase3.

在TS1和TS2的格式中包含EC字段，0--Phase0, 1--Phase1, 2--Phase2, 3--Phase3

下面介绍EQ过程的LTSSM状态机的跳转及TS交互

EQ过程的LTSSM状态机的跳转及TS交互

当Link Training到2.5GT/s, L0状态后，硬件自动发起Speed Change到8GT/s（或者从8GT/s速率Speed Change到16GT/s），与之前介绍的Speed Change到5GT/s不同的是多了EQ的过程。

状态机从

L0->RcvrLock->RcvrCfg->Speed->RcvrLock->Equalization->RcvrLock->RcvrCfg->Idle->L0

Equalization->RcvrLock是比 speed change 到 5GT/s 多出的部分

RcvrLock:

与Speed Change到5GT/s相同，都是交互TS1进行Lock；

RcvrCfg:

与Speed Change到5GT/s不同，DSP发给USP是EQ TS2或128b/130b EQ TS2而不是普通的TS2；

DSP会从它的Lane Equalization Control (LEC) 寄存器和Lane Equalization Control 2(LEC2) 寄存器获知以下参数：

DSP Tx preset/Rx preset hint, USP Tx preset/Rx preset hint ---- 8GT/s
DSP Tx preset/Rx preset hint, USP Tx preset/Rx preset hint ---- 16GT/s

然后DSP将USP需要用到的Tx preset/Rx preset hint发送给USP。 Receiver均衡器是否采用Rx preset hint是可选的

注： GEN4时也可以是USP将寄存器的内容发送给DSP，与上述过程相反。

Speed:

除了改变速率，见系列博文(一) Recovery子状态介绍，还存在以下过程：

local Tx preset映射为C+1、C0、C-1系数(由MAC或PHY来映射)后，local PHY 提供LF、FS，

MAC检查是否满足以下规则

以下介绍均衡的Phase0~Phase3

均衡阶段：Phase0~Phase3

EQ Phase0: USP echos Preset and Coefficients to DSP

USP会从RcvrLock到Phase 0，USP发送ec0TS1，其中包含Preset和系数，目的是将目前所用到的Preset和系数回传给DSP。

EQ Phase1: 知晓对端的LF、FS，用于 Phase2/3

DSP会从RcvrLock到Phase 1 (DSP不包含Phase 0)，DSP发送ec1TS1给USP，其中包含DSP PHY用到的LF、FS、Post-Cursor(因为LF、FS占用了Pre-Cursor和Cursor位)；

同样，USP也会发送ec1TS1给DSP，其中包含USP PHY用到的LF、FS、Post-Cursor(因为LF、FS占用了Pre-Cursor和Cursor位)；

知晓对端的LF、FS的目的是在Phase 2/3的时候，PHY决定如何去调节系数。(仅Coefficients Request精调时用到)

注意以下几点：

EQ Phase0和Phase1会应用RcvrCfg时交互的Preset作为初始的Preset值；
经过Phase 0/1后，TS1 Order Set可以被正确接收，BER达到了<10^-4的要求；
如果认为Phase 0/1后，信号质量达到要求，可以不进行Phase 2/3的调节。

EQ Phase2: USP调节USP的Transmitter

USP作为EQ Master，开始调节DSP的Transmitter。有两种调节方法：

Preset Request
Coefficients Request

TS1的Symbol 6~Symbol 9是与之有关的字段，如下图：

Preset Request

USP发送ec2TS1给DSP，其中包含Tx Preset字段和Use Preset=1通知DSP使用Preset Request的方式。
DSP获取当前Preset后，将其映射（MAC或PHY映射）为Coeff, 检查Coeff、local PHY的LF、FS规则，符合规则Transmitter就会应用此Preset对应的Coeff并设置TS的accept，不符合就设置reject;
随后DSP将带有Preset, Coeff, accept/reject信息的TS给USP，当accept时，USP记录Preset、Coeff、评估值，当reject时跳过这个preset，继续评估下一个preset。
评估所有的预设的Preset(不一定是所有的preset)，重复1,2,3过程；
评估完成后，选择最优的Preset，再发起最后一次Preset的评估。

Coefficient Request

上述过程Preset Request完成后会进入Coefficient Request（可选的）

USP记录最优的Preset对应的Coeff、评估值，USP根据Receiver端的评估值直接调整系数，发送ec2TS1给DSP，其中包含Tx Coeff和Use Preset=0通知DSP使用Coeff Request的方式。
DSP获取当前的Coeff, 检查Coeff、local PHY的LF、FS规则，符合规则Transmitter就会应用此Coeff并设置TS的accept，不符合就设置reject;
随后DSP将带有Coeff, accept/reject信息的TS给USP，当accept时，USP记录Coeff、评估值，当reject时跳过这个Coeff，继续改变系数评估新的Coeff。
重复1,2,3过程；
直到系数收敛，达到时间窗口，达到评估次数限制后认为达到最优的Coeff。

以Synopsys IP为例

以Synopsys IP为例介绍，Preset Request采用FOM Mode，Coeff Request采用DIR Mode

1. FOM Mode

在EQ Phase 2/3中，MAC选择不同的Preset，remote PHY应用Preset对应的Coeff, 随后Local PHY评估Receiver端的眼图质量，

FOM以0-255的值来表示，数值越高代表眼图质量越好，遍历所有的Preset后选择最优的眼图，即FOM的最大值，最终以此Preset作为Transmitter的系数。

2. DIR Mode

在EQ Phase 2/3中，MAC选择Coeff，remote PHY应用Coeff, 随后Local PHY评估Receiver端，每条Lane会给出6bit, 含义如下：

由于|C0| = FS - |C-1| - |C+1|，只需要根据Local PHY反馈的6bit信号来调整C+1和C-1。