nvme IP开发之PCIe下

PCIe事务层

PCIe的事务层连接了PCIe设备核心与PCIe链路，这里主要基于PCIe事务层进行了深入讨论与分析。事务层采用TLP传输事务，完整的TLP由TLPPrefix、TLP头、Payload和TLP Digest组成。TLP头是TLP中最关键的部分，一般由三个或四个双字的长度，其格式定义如表1所示。

表1 PCIeTLP报文头格式

常用的PCIeTLP事务类型如表2所示。其中Non-Posted类型的事务请求需要 使用完成报文（CompletionPacket，Cpl）或带数据的完成报文（CompletionPacketwith Data，CplD）类型的响应包返回请求状态或数据，Posted类型的事务请求不需要使用 完成报文。 PCIe总线协议定义了基于地址的路由、基于ID的路由和隐式路由三种TLP路由 方式。其中，存储器读写和I/O读写TLP采用基于地址的路由，该类型的报文可由 西安电子科技大学硕士学位论文 RC 或EP发出，根据TLP中的Address字段进行路由选径。配置读写报文、Cpl和 CplD 完成报文使用基于ID的路由，配置读写报文只能由RC发出，而完成报文可由 任何设备发出，这些报文根据TransactionID进行路由选径，TransactionID则由PCIe 总线号、设备号、功能号和Tag字段构成。消息报文使用隐式路由，一般由RC发出 EP 响应，该类型报文的路由直接由下游端口到上游端口，或为RC向EP发出的广播。

表2 PCIeTLP事务类型

PCIe 配置空间

PCIe 设备具有和PCI设备相同的配置空间头类型，此外使用PCIe拓展配置空间 管理PCIe总线。PCI配置空间头分为Type0和Type1两种类型，Type0类型配置空间 头在PCIe总线中用于EP，Type1类型配置空间头用于Switch中的虚拟PCI桥。 Type0 类型的配置空间头结构如表3所示。其中主要的寄存器的作用如下：
（1）设备ID和供应商ID：由PCI-SIG分配，当供应商ID为16’hFFFF时表示 无效的设备；
（2）状态寄存器：保存PCIe设备的状态信息；

（3）命令寄存器：初始值为0，需要合理配置该寄存器才能访问该设备的存储 器或者I/O空间；

（4）头类型：当值为0时表示设备使用Type0的配置空间，值为1时表示设备 使用Type1的配置空间；

（5）基地址寄存器（BaseAddressRegister，BAR）：保存PCIe 设备使用的地址空间的基地址；

（6）拓展功能指针：指向拓展配置空间的偏移地址。

表3 PCIeType0类型配置空间头

Type1类型的配置空间头如表4所示。其中主要寄存器的作用如下：

（1）00h~14h的寄存器作用与Type0类型的相同；

（2）下级最大总线号、下一级总线号、上一级总线号：下级最大总线号为该设 备下游的PCIe子树中最大的总线号，下一级总线号为直接连接在该设备下游端口的 总线号，上一级总线号为与该设备上游端口直接连接的总线号，三者共同确定了该设 备在PCIe树中的位置；

（3）存储地址大小、存储基地址：两者共同表示分配到该设备的存储地址域；

（4）拓展功能指针：指向拓展配置空间的偏移地址。

表4 Type1类型的配置空间头