pcie phy电气层（PCS）详解gen1、2 （rx）

注：推荐大家查看英文原版，笔者大部分内容也为翻译；

S IP：

1. pcie供电：

Vph： 1.2，1.5， 1.8V high voltage IO supply；

Vp/VptxX/Vpdig ：analog supply， 0.9V；

vddcore： core supply； 0.75~0.9V；

其中Vddcore和Vp在进行upf时会通过power switch对外部pin进行控制；

一，. upcs层支持的feature：

1，支持original PIPE结构；

2. 支持serdes 结构；

3.支持pclk方式： pclk as phy output/input; 支持external pll；

4. 支持low pin count interface,移除那些对timing时序较低的信号线，将他们挪到message bus register中；

5. 标准的pipe接口连接mac层；

6. pcie 8b/10b以及128b/130b编解码；

7. 传输PIPE 相关的power state（P0,P1,等）到phy层，并维持power相关的sequence；

8. 时钟补偿 elastic buffer （original pipe结构）

9. error report

10. 可选的bif & aggre 结构

11. 最多支持连接x16 lane;

Original PIPE：在检测到EIOS之后，phy_rxX_data_en；被拉低；lane CDR停止转换；使用elastic buffer模式，来补偿lane skew；

serdes pipe 结构：

数据move 在controller中实现；pipeline 可选用于timing 收敛。

Mindshare 部分翻译

整体框图；

差分对接收：

RX 时钟恢复：

gen1，2 没有CDR结构；使用的是RX本地PLL进行恢复，PLL时钟和tx数据流同频（2.5或者5Ghz）。并且将RX数据进行解串。解串数据10bit为一组。解析出COM码。

接收bit锁定：在TX 8b/10b编码中，已经包含了频率信息。（CRD）当RX时钟和TX时钟的频率同步了，可以被称为“bit lock”

在低功耗下（l0s或L1），为了避免数据包丢失造成bit lock 失锁。所以TX在进入到低功耗之前要发送EIOS码告知RX关闭其输入（de-gate）。

Regaining Bit lock：重新锁定

当TX 从L0s状态恢复时，会发送特定数量的FTS（S IP 默认CX_NFTS=200）接收端会从新获取bit和symbol lock。从L1恢复和L0s情况完全不同。

symbol lock：

COM码有两种编码方式：

所有order set 均不会进行scramble 在tx端。只要检测到了COM之后就被称为“symbol lock”

RX 端时钟补偿

elastic buffer: 输入recovery clock；输出receiver clock；当输入快输出慢时会删除SKP，反之亦然；elastic buffer有两种方式：empty buffer，half-empty buffer。TX周期性的发送SKIP码流就是为了消除skew。他们在传到下一个层dllp之前会被完全丢弃。

当在1180到1538 个symbol 周期内发送SKIP order set。一个symbol就是10bit 码流。

SKIP最大间隔：

lane到lane之间的deskew

由于多种原因（pcb布线等）会找出RX端存在lane之间的skew。

ordered set 帮助deskew

所有的lane在相同时间检测到COM码，用于deskew；超前检测到COM码会加入延迟。

RX lane2lane de-skew capability

放在elastic buffer之后；优点：到达时间差现在被本地时钟同步为符号时间。可以通过延迟早到的COM适当符号时钟来使其与晚到的COM对齐。接收器允许的最大时钟偏移是时钟周期的整数倍。

（注:官方spec中只提及了Gen1 允许的最大de-skew，其余未提及，gen2~gen5应该都是4 clocks最大，正好是一个SKP order set有续集时间）

注：1. 为什么8b/10b decode要放在elastic buffer之后？

1）时钟域隔离；

elastic buffer就是一个跨时钟与fifo；所以必须先缓存并稳定数据，然后再到本地时钟域解码。确保稳定性。

2）保持码流完整性；

8b/10b 编码保证了传输的直流平衡和足够的边沿用于时钟恢复。CDR用的是10bit编码后的数据来锁相。先解码可能会丢失时钟边沿信息。

3）链路训练需要使用原始10b数据

链路训练过程中检测特殊字符K码。都是10bit编码；

4）更尬获得处理码流skew

8b/10b解码

通过查找表来解码，两个查找表。D码和K码。

10b码流disparity计算。当symbol lock之后开始指定初始的disparity。

如果一个符号（Symbol）中的两位发生错误翻转，该错误可能不会被察觉，而该符号仍可能被解码为一个有效的8位字符。这样的错误在物理层是无法被检测到的。

descrambler（解码器）

在8b/10b之后是解码器；只对Data数据进行解码，K码不进行解码。当一个 COM 字符进入解扰器时，它会将 LFSR（线性反馈移位寄存器）的值重新初始化为 FFFFh。

disable：

If the descrambler receives at least two TS1/TS2 ordered sets with
the “disable scrambling” bit set on all of its configured Lanes, it disables the
descrambler.当收到至少两个TS序列中包含了disable scrambing bit时，disable该功能。