PCIe總線的兩種復(fù)位方式

本篇主要介紹PCIe總線的復(fù)位方式。

PCIe總線規(guī)定了兩個(gè)復(fù)位方式：Conventional Reset和FLR（Function Level Reset），而Conventional Reset又可以進(jìn)一步分為兩大類：Fundamental Reset和Non-Fundamental Reset。Fundamental Reset方式包括Cold和Warm Reset方式，可以將PCIe將設(shè)備中的絕大多數(shù)內(nèi)部寄存器和內(nèi)部狀態(tài)都恢復(fù)成初始值；而Non-FundamentalReset方式為Hot Reset方式。

1、傳統(tǒng)復(fù)位方式（Conventional）

傳統(tǒng)的復(fù)位方式分為Cold、Warm和Hot Reset。PCIe設(shè)備可以根據(jù)當(dāng)前的設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)選擇合適的復(fù)位方式，PCIe總線提供多種復(fù)位方式的主要原因是減小PCIe設(shè)備的復(fù)位延時(shí)。其中傳統(tǒng)復(fù)位方式的延時(shí)大于FLR方式。使用傳統(tǒng)復(fù)位方式時(shí)，Cold Reset使用的時(shí)間最長(zhǎng)，而Hot Reset使用的時(shí)間最短。

1.1、Cold Reset

當(dāng)一個(gè)PCIe設(shè)備的Vcc電源上電后，處理器系統(tǒng)將置該設(shè)備的PERST#信號(hào)為有效，此時(shí)將引發(fā)PCIe設(shè)備的復(fù)位方式，這種方式屬于Fundamental Reset。PCIe設(shè)備進(jìn)行Clod Reset時(shí)，所有使用Vcc進(jìn)行供電的寄存器和PCIe端口邏輯將無條件進(jìn)入初始狀態(tài)。但是使用這種方式依然無法復(fù)位使用Vaux（備用電源）供電的寄存器和邏輯，這些寄存器和邏輯只能在處理器完全掉電時(shí)徹底復(fù)位。

1.2、Warm Reset

在PCIe的設(shè)備完成上電后，也可能重新進(jìn)行Fundamental Reset，這種復(fù)位方式也被稱為Warm Reset。PCIe并沒有定義Warm Reset的具體實(shí)現(xiàn)方式。

1.3、Hot Reset

當(dāng)PCIe設(shè)備出現(xiàn)某種異常時(shí)，可以使用軟件手段對(duì)該設(shè)備進(jìn)行復(fù)位。如系統(tǒng)軟件將Bridge Control Register 的Secondary Bus Reset位置為1，該橋片將secondary總線上的PCIe設(shè)備進(jìn)行Hot Reset。PCIe總線將通過TS1和TS2序列對(duì)下游設(shè)備進(jìn)行Hot Reset。

在TS1和TS2序列中包含一個(gè)Hot Reset位。當(dāng)下游設(shè)備收到一個(gè)TS1和TS2序列，而且Hot Reset位為1時(shí)，下游設(shè)備將使用Hot Reset方式進(jìn)行復(fù)位操作。

Hot Reset方式并不屬于Fundamental Reset。PCIe設(shè)備進(jìn)行Hot Reset方式時(shí)，也可以將PCIe設(shè)備的多數(shù)寄存器和狀態(tài)恢復(fù)為初始值。

同時(shí)，在PCIe總線中，如果需要對(duì)鏈路的Link Width進(jìn)行改變時(shí)，也將會(huì)用到Hot Reset。具體的流程如下：

Ensure the Link is in the L0LTSSM state.

Program the 6-bit “Link ModeEnable” field of the “Port LinkControl Register” on page 732. This isused bythe LTSSM in DETECT.

Programthe 9-bit “PredeterminedNumber of Lanes” field of the “Gen2 Control Register” on page 771. Thisindicatesto the LTSSM， the number of lanes to check for exiting from L2.IDLE orPOLLING.ACTIVE.

Trigger a Hot Reset， by settingthe Secondary Bus Reset bit in the RC Bridge ControlRegister （of the Type 1 PCIConfiguration Space Header） to 1.

Wait for 2 mS. The core’s LTSSMwill transition from L0 -》 RCVRY -》 HOTRESET.

Clear theSecondary Bus Resetbit. The core’s LTSSM will transition from HOTRESET -》 DETECT.

2、FLR（Function Level Reset）

除了傳統(tǒng)的復(fù)位方式之外，PCIe總線還提供了FLR方式。系統(tǒng)軟件通過填寫某些寄存器，如synosys的PCIe的IP是可以通過配置PCI ExpressCapability的DeviceControl Register的第16bit完成FLR。支持FLR方式的PCIe設(shè)備需要在其BAR空間中提供一個(gè)寄存器，當(dāng)系統(tǒng)軟件對(duì)該寄存器的Function LevelReset位寫1時(shí)，PCIe設(shè)備將使用FLR方式復(fù)位PCIe設(shè)備的內(nèi)部邏輯。FLR方式對(duì)PCIe設(shè)備是可選的。

在一個(gè)大規(guī)模的并行處理系統(tǒng)中，系統(tǒng)軟件使用分區(qū)的概念管理所有硬件資源，包括處理器資源和所有IO資源，這些IO資源中通常會(huì)包含PCIe設(shè)備。在這種處理器系統(tǒng)中，任務(wù)在指定的分區(qū)中運(yùn)行，當(dāng)這個(gè)任務(wù)執(zhí)行完畢后，系統(tǒng)軟件需要調(diào)整硬件資源的分區(qū)。此時(shí)受到影響的PCIe設(shè)備需要使用FLR方式復(fù)位內(nèi)部的邏輯，以免造成對(duì)新的分區(qū)的資源污染，并保護(hù)之前任務(wù)的結(jié)果。

當(dāng)PCIe設(shè)備使用FLR方式進(jìn)行復(fù)位時(shí)，有些與PCIe鏈路相關(guān)的狀態(tài)和寄存器并不會(huì)被復(fù)位：

Sticky Registers。與傳統(tǒng)的復(fù)位方式相同，F(xiàn)LR方式不能復(fù)位這些寄存器，但是系統(tǒng)軟件對(duì)部分Sticky Registers進(jìn)行修改。當(dāng)Vaux（備用電源）被移除后，這些寄存器中的保存的數(shù)據(jù)才會(huì)丟失。

HwInit類型的寄存器。在PCIe設(shè)備中，有效配置寄存器的屬性為HwIint，這些寄存器的值由芯片的配置引腳決定，后者上電復(fù)位后從EEPROM中獲取。Cold和Warm Reset可以復(fù)位這些寄存器，然后從EEPROM中從新獲取數(shù)據(jù)，但是使用FLR方式不能復(fù)位這些寄存器。

此外，還有一些特殊的配置寄存器不能被FLR方式復(fù)位，如Max_Payload_Size、RCB和一些與電源管理、流量控制和鏈路控制直接相關(guān)的寄存器。

FLR方式不會(huì)影響LTSSM狀態(tài)機(jī)。