Linux ARM平台开发系列讲解（PCIE） 2.13.4 从软件的角度去学习PCIE硬件结构

1. 概述

对于软件而言，你只需要知道PCIE的各个引脚的含义即可，不需要知道它是如何实现的，所以这一节就介绍PCIE硬件结构，用软件的思维去分析它 。

2. PCIE引脚定义

• PCIE引脚大致分为两类，分别为PCIE通信和PCIE供电，具体如下：
  
• 如下为PCIE M.2接口
  

PCI接口的引脚是并行的，容易受到干扰，所以出现了PCIE接口，PCIE接口的是串行的，每个方向的数据使用2条差分信号线来传输，发送/接收两个方向就需要4条线，这被称为1个Lane：

• PCIe设备的接口上，可以有多个Lane：

  • 两个PCIe设备之间有一个Link
  • 一个Link中有1对或多对"发送/接收"引脚，每对"发送/接收"引脚被称为"Lane"
  • 一个Lane：有发送、接收两个方向，每个方向用2条差分信号线，所以1个Lane有4条线
  • 一个Link最多可以有32 Lane

3. 从软件的角度去了解PCIE硬件接口

3.1 PCI/PCIE地址空间转换

3.2 PCIe上怎么传输地址、数据

• 既然PCIe是串行信号，那只能在包里传输地址、数据了。

  • 需要定义包的格式：类型(Mem R/W) + 地址 + 数据
  • 包怎么传递给对方、怎么确保不出错？有重传机制、有检验码
  • 包怎么通过差分线传送出去？

• 如下图，PCIE通信在每一个链路层都对Data数据进行了包处理，对于常见协议来说，几乎都是由三层结构组成：物理层，数据链路层，事务层，三层结构各司其职。

• 事务层包（TLP），数据链路层包（DLLP），物理层（PLP）产生于各自所在层，最后通过电或光等介质和另一方通讯。这其中数据链路层包（DLLP），物理层（PLP）的包平常不需要关心，在 IP 核中封装好了
  

4. PCIe系统的硬件框图

• 在PCI系统里，多个PCI设备是都链接到相同总线上。

• 在PCIe系统里，是点对点传输的：

  • 一条PCIe总线只能接一个PCIe设备
  • 要接多个PCIe设备，必须使用Switch进行扩展

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