PCI Express
蓝牙定位系统详细设计
PCI Express详细设计
1PCI Express介绍
PCIE设备按照一定的拓扑连接构成总线结构,设备与设备通过协议规定的事务包〔TLP进行通信。PCIE垂直方向可分为应用层、事务层、数据链路层和物理层,协议规定每层实现的功能,每层功能配合实现设备的PCIE数据传输功能。 PCIE硬核的结构图如下图1.1所示：
●应用层模块〔altpcierd_example_app_chaining：主要实现PCIE应用层的功能 ●配置信号采样模块〔altpcierd_tl_cfg_sample：将PCIE IP核配置空间的特定寄存器内容读出来供应用层逻辑使用电缆剪
●PCIE硬核模块〔top_plus：主要实现PCIE协议中物理层、数据链路层和事务层的功能
●LMI配置模块〔altpcierd_cplerr_lmi：PCIE设备检测到TLP传输错误时,向PC端报告错误,同时更新寄存器
●重新配置时钟模块〔altpcierd_reconfig_clk_pll：实现IP核和其他模块时钟的配置
●兼容性测试模块〔altpcierd_compliance_test：用于测试系统或设备的互操作性和一致性〔通过按键完成CBB
2PCI Express参数与接口
表4-1 PCIE模块接口
Interface Name | Direction | Description |
free_100MHz | in | 本地时钟信号 |
local_rstn_ext | in | 本地复位信号 |
pcie_rstn | in | PCIE复位信号 |
refclk | in | 参考时钟 |
req_compliance_push_button_n | in | 兼容性测试按键 |
rx_in0 | in | 数据输入信号 |
rx_in1 | in | 数据输入信号 |
rx_in2 | in拖把头 | 数据输入信号 |
rx_in3 | in | 数据输入信号 |
alive_led | out | 弹性钢PCIE工作正常led显示 |
gen2_led | out | 识别gen1或gen2使用led显示 |
lane_active_led[3:0] | out | 显示4条lane的状态 |
tx_out0 | out | 数据输出信号 |
tx_out1 | 清理废旧钢筋out | 数据输出信号 |
tx_out2 | out | 数据输出信号 |
tx_out3 | out | 数据输出信号 |
| | |
3PCI Express中模块〔功能的原理与实现
3.1应用层模块
3.1.1模块介绍
该模块主要包括收发端口转换、收发缓存、链式DMA和RC_slave数据传输功能、MSI中断。本模块实现端点设备的存储空间,通过该空间和系统主存储器交换数据从而实现数据传输。
3.1.2 结构、算法〔或原理和实现
a> 收发端口转换模块
Avalon-ST接口时序是数据流传输,将TLP的头标和数据均作为数据传输,本模块将接收信号转换成时序相对简单的data/descriptor接口,发送是其逆过程。
透镜体b> 收发缓冲模块
本模块主要监控数据缓冲区可用空间大小,防止IP核发送数据过多,接收缓冲区溢出丢失数据。当接收缓冲区空间较小时,应用层暂不发送读请求信号,避免接收缓冲区溢出。
为实现其功能,本模块主要例化一个10 bit*32的双口RAM。当应用层发送一个存储器读请求TLP时,提取TLP中Tag字段作为地址,将TLP中Length字段作为数据存入双口RAM中。当接收到对应Tag带数据的TLP时,读取双口RAM中Tag值计算TLP所需缓冲空间大小,根据剩余缓冲区大小输出通知应用层,让其决定是否发送请求信号接收数据传输。
发送过程处理类似,不再赘述。
c> MSI中断缓冲模块
由于发送和接收数据时会对数据进行接口转换和缓冲,具有一定延时,在数据未完成传输就通知IP核产生中断会造成CPU误认为数据传输已经完成,且IP核处理数据也需要一定时间,所以要对中断信号缓冲处理。
d> 数据传输模块
PCIE的数据传输主要通过Rc_slave或者DMA模块两种方式。
1)Rc_slave模块
本模块主要完成普通数据的传输,可在CPU的控制下直接访问BAR存储空间。由于DMA模块不能访问存储控制状态信息的BAR空间,所以每次DMA传输之前CPU必须通过本模块对DMA寄存器进行设置和启动。
本模块主要有两个子模块完成,rxtx_mem_intf主要负责构建data/descriptor接口,若访问的是BAR 0/1存储空间,则完成存储器读写请求；若访问的是BAR2/3存储空间,则交给另一模块reg_acess处理,由这个模块读写BAR2/3存储空间的信息,BAR2/3中主要是DMA控制状态寄存器中的内容,通过这个模块译码开始启动DMA。控制状态寄存器中信息如下表所示：
