PCIe总线4种复位介绍

PCIe 规范定义了四种类型的复位:冷复位、暖复位、热复位和FLR复位(Function Level Reset)。前三个是PCIe规范早期版本就已经定义的,称为传统复位(Conventional Reset)。随着PCIe 2.0规范修订而增加的Function Level Reset称为功能级复位。

传统复位(Conventional Reset)

传统复位包括Cold Reset、Warm Reset和Hot Reset三种复位,其中Cold Reset和Warm Reset统称为基本复位(Fundamental Reset);而Hot Reset是非基本的复位方式,它是一种带内复位,来自上游设备,以包的形式通过链路向下游设备传达。

基本复位使设备的状态机、硬件逻辑、端口状态和配置寄存器初始化为它们的默认状态,除了设备的那些能从辅电源Vaux汲取电能的粘性(sticky)配置寄存器(它们在主电源关闭的情况下靠辅电源Vaux仍处于工作状态)。

冷复位

冷复位(Cold Reset)是指设备主电源打开后的结果,重启电源也会导致冷复位。

暖复位

暖复位(Warm Rest)是在系统电源稳定的情况下(即不关闭/重加主电源),由硬件触发的复位,比如压下复位按钮。这种复位触发系统电源电路的POWERGOOD信号,进而引发复位。PCIe规范并未明确规定暖复位的产生机制。

基本复位有以下两种生成的方法。

一是通过边带信号PERST#产生基本复位。PERST#(PCI Express复位,低有效)是PCIe系统中的一个边带信号,用来传递复位信号。

二是PCIe设备也可以不使用边带信号PERST#来复位自己的电路,而设计成在检测到主电源加电(或重加电)的情况下自己产生基本复位信号复位自身电路。

下图是通过边带信号PERST#产生基本复位的一个例子。

PCIe Reset

热复位

热复位也称为带内(In-band)复位,它不是由边带的复位信号产生的,而是通过发送TS1有序集在带内传播。热复位是由软件生成的复位,由上游向下游逐级传播,即只有根复合体RC和交换开关Switch能够产生热复位,端点不产生热复位。

当PCIe设备出现某种异常的时候,可以使用软件手段对该设备进行热复位。

软件通知热复位的方法:

软件欲在根复合体或交换开关某端口上生成热复位时,向该端口配置空间头标区中桥控制寄存器的次级总线复位(Secondary Bus Reset)位写1,就会在相应端口物理层上生成Assert Hot Reset 位为1的TS1有序集,并向下传送。

PCIe Reset

设备对热复位命令的响应:

当设备接收到热复位后,链路训练状态机LTSSM会先进入Recovery状态, 然后进入Hot Reset状态,然后回到Detect状态,并重新开始链路初始化训练。PCIe设备的所有状态机,硬件逻辑,端口状态和配置寄存器(除了Sticky寄存器)都将被初始化为默认状态。

FLR复位(Function Level Reset)

FLR机制使软件能够以function粒度来复位设备。FLR复位主要针对的是支持多个function的PCIe设备(Multi-Fun PCIe Device),可以实现只对特定的Function复位,而其他的Function不受影响。

FLR复位的实现是可选的(不是必需的),但PCIe规范强烈建议使用。软件可以向Device Control Register中的Initiate Function Level Reset bit写1,来产生FLR,该function必须在100ms内完成FLR复位。

PCIe Reset

FLR只复位对应Function的内部状态和寄存器,并不影响Sticky bits、有硬件初始化的值(Hardware-initialized bits)和链路专用寄存器。

参考:

  • PCI Express Base Specification Revision 5.0
  • PCI、PCI-X和PCI Express的原理及体系结构