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1、pcie（PCI-Express）处理层协议中文详解）处理层协议中文详解处理层协议（处理层协议（transaction Layer specification）TLP 概况。寻址定位和路由导向。i/o,memory,configuration,message request、completion 详解。请求和响应处理机制。virtual channel(vc)Mechanism 虚拟通道机制。data integrity 数据完整性。一TLP 概况处理层（transaction Layer specification）是请求和响应信息形成的基础。包括四种地址空间，三种处理类型，从下图可以看出在
2、 transaction Layer 中形成的包的基本概括。一类是对 i/o 口和 memory 的读写包（TLPS：transaction Layers packages），另一类是对配置寄存器的读写设置包，还有一类是信息包，描述通信状态，作为事件的信号告知用户。对memory 的读写包分为读请求包和响应包、写请求包（不需要存储器的响应包）。而 i/o 类型的读写请求都需要返回 I/O 口的响应包，configuration 包对配置寄存器的读写请求也有响应包。这些请求包还可以按属性来分就是：NP-non posted ，即请求需要返回 completion 的响应包；还有一种就是；post
3、e，即不需要completion 返回响应包。例如上面的存储器写入请求包和Message 包都隶属于 posted 包。包的主要格式结构如下：每种类型的包都有一定格式的包头（Tlp Header），根据不同的包的特性，还包括有效数据负荷（Data Payload）和 tlp 开销块（Tlp Digest）。包头中的数据用于对包的管理和控制。有效数据负荷域存放有效数据信息。具有数据的 TLP 传递是有一定规则的：以 DW 为长度单位，发送端数据承载量不得超过“Device Control Register”中的“Max_Payload_Size”数值，接收端中，所接收到的数据量也不能超过接收端“
4、Device Control Register”中的“Max_Payload_Size”数值。TLp Digest 域是 32位的 ECRC 校验。具体的包结构图如下：由此图可看出数据从低字节的高位先发送，从左到右。以下详细介绍 TLPS 的每个成分。R 为保留信息位，应设为 0，路由器 switch 对此位不做修改，接收器应该忽略此位。 Fmt1:0：Format of TLP (see Table 2-2) bits 6:5 of byte0 Type4:0：Type of TLP bits 4:0 of byte 0 TC2:0: Traffic Class bits 6:4 of by
5、te1,关于 TC 的作用将在下文说明。 Attr1:0: Attributes bits 5:4 of byte 2,详细介绍见下文 TD：1b indicates presence of TLP digest in the form of a single DW at the end of the TLP 标志TLPDigest 域的有无。 EP: indicates the TLP is poisoned bit 6 of byte 2 有效数据中毒（出错）机制。 Length9:0:Length of data payload in DW.Fmt 开销位说明 TLP Header 的长
6、度和 TLP 是否包含数据，见下图。 Fmt1:0=00b,代表 3DW 的包头，没有数据。 Fmt1:0=01b,代表 4DW 的包头，没有数据。 Fmt1:0=10b,代表 3DW 的包头，有数据。 Fmt1:0=11b,代表 4DW 的包头，有数据。Fmt 和 Type 开销组合定义了包（TLP）的类型如下。上图定义了各种类型的包，图中的 r2:0用于定义 Message包的隐含寻址方式，在下文中更为详细。Length 域定义了有效负荷的 DW 长度如下。在不包含 data payload 块的包中 Length 的值应被设置为保留值 R，并被接收端忽略。余下的各个开销位将在后文提到。二
7、TLP 打包定址和路由导向方式主要有三种 TLP 寻址方式：地址路由（address）、ID 识别路由、间接路由（implicit）。下面主要解释 address 和 ID 寻址方式，间接寻址将在后面提及。address 寻址主要用于 memory 和 i/o request 请求包，memory 读写请求包支持 64 位地址和 32 位地址，i/o 读写请求只支持 32 位地址。64 位地址寻址的 TLP Header 有 4DW（16字节），32 位地址寻址的 TLP Header 有 3DW 长。上图就是 64 位地址的 4DW 的包头和 32 位地址的 3DW 的包头。对于 memor
8、y 读写 request 包，AT（address Type field）有如下的编码。ID 寻址方式主要用在 configuration 请求包、部分 message包、响应包中。ID 包括 Bus number、Divce number、function number 为 TLP 定位目标接收器。ID 寻址的 TLP 包头长度也有4DW 和 3DW 两种，ID 在 TLP 中位置见下图。第七个 Byte（Byte7）是第一个 DW 数据负荷和最后一个DW 数据负荷使能位（Byte Enables），Byte Enables 在于memory，i/o，configuration 请求包中有效
9、，如图。对于 last DW BE 和 1st DW BE 中的每一个位，为 0 表示相应的数据字节不被读或写，为 1 表示相应的数据字节有效。每个使能位相对应的字节如下。处理层描述符（transaction Descriptor），用于请求器件和应答器件间转送处理层信息，包括三部分，Transaciton ID、Attributes、Traffic class（TC）。如下图。其中 Transaction ID 包括: Requester ID、Tag，如图。Tag7:0是由产生请求包的器件生成的，如果请求器件需要应答，则每个 Tag7:0和 Function Number 是独一无二的。T
10、ransaction ID 是一个全局标识符用于响应包寻址请求器件。TC 的规定如下，描述服务的层次和用于映射虚拟通道：处理层描述符在请求包中第二个 DW：。中图中看出，描述字符放在第二个 DW 的前三个字节中。三i/o,memory,configuration,message request、completetion 详解。memory、i/o、configuration request 包头除了基本的域之外还包括：Transaction ID 即 requester ID、Tag、Last DW BE、1st DW BE，放在第二个 DW 中。以下分别介绍这三种不同的请求包。memory
11、request package：采用直接地址寻址，有 64bit 地址和 32bit 地址两种，其中读请求包的 Length 域不应大于 Max_Read_Request_Size 寄存器设置的值。请求器件不会示例一个所访问的 memory 空间超过 4KB的 read request 包。以下是两种不同地址长度的 memory request 包。I/O request 包：I/O request 包只有 32 位地址寻址。有如下限制： TC2:0 must be 000b Attr1:0 must be 00b AT1:0 must be 00b Length9:0 must be 00
12、0000 0001b Last DW BE3:0 must be 0000b格式如下：可见每次只传送一个 DW 数据。configuration request 包：configuration request 包采用 ID 寻址方式，包头（Tlp Header 长度是 3DW）。有如下规定： TC2:0 must be 000b Attr1:0 must be 00b AT1:0 must be 00b 9:0 must be 00 0000 0001b Last DW BE3:0 must be 0000b包格式：Message 包：Message 包分为： INTx Interrupt S
13、ignaling INTx 中断信息包 Power Management 电源管理机能。 Error Signaling 错误信息包 Locked Transaction Support 锁住交易的支持 Slot Power Limit Support 插槽电源限制的支持 Vendor-Defined Messages 制造商自行定义信息所有的 Message 包都用 Msg 编码，即不包括数据负荷的Message 包，除了 Vendor_Defined Messages 和Set_Slot_Power_Limit Message 包，Message 包有以下限制： The Message C
14、ode field must be fully decoded (Message aliasing is not permitted). Except as noted, the Attr1:0 field is reserved.保留 Attr 域。 AT1:0 must be 00b. Except as noted, bytes 8 through 15 are reserved.保留包头部分的 bytes8 到 byte15. Message Requests are posted and do not require Completion.Message 包不需要返回响应包。 Mes
15、sage Requests follow the same ordering rules as Memory Write Requests.寻址方式：隐含寻址，由 Type 域中的 r2:0决定，即 Type 域的最后三位。具体寻址映射如下：r2:0是 010 时，寻址方式就是 ID 寻址。completion rules（应答机制）：completion 包用 ID寻址方式，寻址使用的 ID 就是 request 提供的 requester ID。除了那些正常的域以外，还包括： Completer ID15:0 Identifies the Completer described in detail below Completion Status2:0 Indicates the status for a Completion
