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电气空闲状态在PCIExpress体系结构导读中的应用

【摘要】:而接收逻辑RX处于Electrical Idle状态时,其DC共模输入阻抗必须在PCIe总线规范要求的范围内。如果在“Electrical Idle Exit detector”部件没有正常工作之前,发送逻辑TX就退出Electrical Idle状态,对端的接收逻辑RX将不能检查到这个状态变化,从而导致错误。值得注意的是,这种推断出的Idle状态并不等同于Electrical Idle状态。PCIe总线通过上表判断而得出的Idle状态称为Logical Idle状态。Electrical Idle状态是PCIe链路的相对静止状态,使用的功耗较低。

当发送端或者接收端进入Electrical Idle状态后,两端的发送逻辑TX将驱动D+和D-信号的对地电压为相同的值,其值等于DC共模电压(DC共模电压的定义见第7.3.1节),从而使发送逻辑TX处于“最低功耗”状态。

当发送端处于正常工作模式时,D+和D-信号差值电压的峰峰值为VTX-DIFF-PP,其值在0.8V~1.2V之间,而当发送端处于Electrical Idle状态时,D+和D-信号差值电压的峰峰值为VTX-IDLE-DIFF-DC,其值在0~5mv之间。

由此可以发现当发送端处于Electrical Idle状态时,在示波器中显示的D+和D-信号的对地电压基本相等,此时发送端处于完全“静止”状态,在发送逻辑TX中基本没有电流通过,因此从理论上讲处于“最低功耗”状态。

在正常情况下,当发送端或者接收端进入Electrical Idle状态之前,都需要使用发送逻辑TX向对端发送若干EIOS序列,之后才能进入该状态。当发送逻辑TX处于Electrical Idle状态时,可以处于高阻抗或者低阻抗模式,PCIe总线规范对此并没有限制。而接收逻辑RX处于Electrical Idle状态时,其DC共模输入阻抗必须在PCIe总线规范要求的范围内。

当发送逻辑TX进入Electrical Idle状态后,至少需要经过TTX-IDLE-MIN这段时间延时后,才允许退出该状态,因为对端接收逻辑RX的“Electrical Idle Exit detector”部件从启动到正常工作的时间延时为TTX-IDLE-MIN。如果在“Electrical Idle Exit detector”部件没有正常工作之前,发送逻辑TX就退出Electrical Idle状态,对端的接收逻辑RX将不能检查到这个状态变化,从而导致错误。

发送逻辑TX在退出Electrical Idle状态时,必须在TTX-IDLE-TO-DIFF-DATA时间范围内,需要为D+和D-信号提供正常的工作伏值,D+和D-信号的峰峰值至少为VTX-DIFF-PP,其值在0.8V~1.2V之间。而对端的接收逻辑RX发现其VRX-IDLE-DET-DIFFp-p的值小于75mV时,将不会退出Electrical Idle状态,只有当VRX-IDLE-DET-DIFFp-p的值大于175mV时,对端的接收逻辑RX才会退出Electrical Idle状态。

值得注意的是,发送逻辑TX经过发送链路将信号传递到接收逻辑RX时,信号将会衰减。虽然发送逻辑TX输出的VTX-DIFF-PP在0.8V~1.2V之间,但是接收端收到的VRX-IDLE-DET-DIFFp-p,其最小值可能只有175mV左右。(www.chuimin.cn)

在正常情况下,接收逻辑RX在进入到Electrical Idle状态之前,需要收到发送逻辑TX提供的EIOS序列,但是有时接收逻辑RX在没有收到EIOS序列时,发现VRX-IDLE-DET-DIFFp-p的值小于75mv时,也可以进入Electrical Idle状态。PCIe总线规范要求接收逻辑RX必须在10ms之内判断出当前链路是否处于Electrical Idle状态。

接收逻辑RX除了可以使用差分电压逻辑,检测当前链路是否处于Electrical Idle状态之外,还可以通过其他方式推断出当前链路是否处于Idle状态。当PCIe链路处于不同的状态时,检测方法有所不同,如表8-1所示。值得注意的是,这种推断出的Idle状态并不等同于Electrical Idle状态。

表8-1 接收逻辑RX推断当前链路是否处于Idle状态

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[39] 没有退出Electrical Idle状态指接收逻辑978-7-111-29822-9-Part02-98.jpg的值小于75mV。

PCIe总线通过上表判断而得出的Idle状态称为Logical Idle状态。在该表中出现的链路状态,如L0、Loopback.active等,将在下文详细解释。Electrical Idle状态是LTSSM状态机的基础。Electrical Idle状态是PCIe链路的相对静止状态,使用的功耗较低。当一个PCIe设备没有上电,处于复位状态或某些低功耗状态时,其使用的PCIe链路将处于Electrical Idle状态,读者需要进一步阅读下文的内容以详细了解Electrical Idle状态。