PCIE 4.0 Equalizaiton（LTSSM 均衡流程）

news2024/10/6 22:27:29

均衡

在Tx端有FFE（Feed Forward Equalizer，前馈均衡器）；在Rx端有：CTLE（Continuous Time Linear Equalizer，连续时间线性均衡器）和DFE（Decision Feedback Equalizer，判决反馈均衡器）。通过FFE和CTLE，可以去除大部分由ISI所引入的抖动；通过DFE可以进一步去除ISI，它还能去除部分的阻抗失配所造成的反射。通过这些均衡处理，就能够最大程度上地保证在接收端判决输入处将眼图打开，保证信号的质量能够满足数据传输的要求。
再PCIE4.0版本之后，规范针对RC(downstream port) 以及EP (upstreamport)的phase分别进行了说明。
在这里插入图片描述

Downstream

RC代表Downstream port， RC 需要从Recovery.rcvrlock 跳转到 Recovery.Equalization，它分为phase1 phase2 phase3 三个阶段。

phase1

在此阶段会清除当前速率(8GT or 16 GT)的EQ_phase_successfullz指示位，同时也会设置start_equalization_w_preset = 0 。在该子状态下RC会持续发送EC =01 (symbol6 ), Transmitter Preset 根据当前的速率分别进行设定， FS LT Cursor 这些系数则根据preset值进行设定的TS1 order set。
其中Transmitter Preset 设定遵循如下三种原则：(优先级依次降低）
1. 如果当前速度为16GT (Gen4) 则基于在Recovery.RcvrCf状态收到的8GT EQ TS2 order set中的Transmitter preset value进行设定。
2. 否则需要根据当前速率的Lane Equalization Control Register (8GT) or 16 GT/s Lane Equalization Control Register (16GT) 中的字端进行设置。
3. 要用一种特殊实现的方法选择一个有效的Transmitter preset values。
note：如果RC需要调整自己Receiver 则允许在phase1 等待500ns后，再去评估接收到的TS1 order set。

phase1 -> phase2

所有configured lanes 收到两个连续的TS1 order set with EC=01，且 RC想去调整到下一个phase2 or phase3 (可以立即为RC自己对Receiver 调节自身的BER，以保证可以稳定接收后续的EQ order set)。 [必须保证在2ms内可以完成bit lock 并可以稳定识别 Order set；设置相应速率的phase1 successfull = 1 ]

phase1 -> Recovery.Rcvrlock

所有configured lanes收到两个连续的TS1 order set with EC=01，且 RC不想想去调整到下一个phase2 or phase3。 [设置相应速率的phase1/2/3 successfull = 1 complete bit = 1]

phase1 -> Recovery.Speed

上述两个条件未满足，24ms超时后调整。 [successful_speed_negotiation=0，当前speed的complete bit = 1]。

phase2

在该子状态TX会持续发送EC=10的TS1 order set，其关于FS LT cursor的系数设置在每条lanes是独立的，设置规则如下：
再接收到两个连续的EC=10的TS1 order set ，(包括当前的两次连续的TS序列中的参数，与上一次两次连续TS序列中的参数不同)的前提下，如果收到的preset 以及系数是合规的，则RC需要再收到第2个包含新请求的TS序列500ns内完成自身TX参数的调整(此时发送的TS1 序列中preset设置为请求的值，系数设置为Transmitter setting)，否则保持当前设定不变并将Rejet Coefficient Vaule为1。
如果没有接收连续的的EC=10 的TS1 order set ，则按照当前的值保持不变。

phase2 -> phase3

所有configured lanes 收到两个连续的TS1 order set with EC=01，[必须保证在2ms内可以完成bit lock 并可以稳定识别 Order set；设置相应速率的phase2 successfull = 1]

phase2 -> Recovery.Speed

上述两个条件未满足，32~36ms超时后调整。 [successful_speed_negotiation=0，当前speed的complete bit = 1]。

phase3

在该子状态TX会持续发送EC=11的TS1 order set，会根据接收的TS1 order set评估信号质量，并向EP请求新的preset 和相关系数。若 Preset bit =1 ，此时是一个Preset 更改请求，否则是 Cursor 系数请求。另外协议要求RC必须持续请求1us。等待500+ns后，EP会使用RC请求的值填充子的TS1 序列的相应字段，并发送给RC。
只有RC接收到了从EP返回来的TS1 序列，且Preset以及相关系数相同，且Rejection Coefficient =0表示EP 接收了RC发送的请求。此外DSP负责发送的TS序列中设置Reset EIEOS Interval Count bit ，它根据自己的需求以及评估准测进行设定。
从请求到最终完成均衡一般不允许超过2ms，但是可以允许以同样的参数第二次尝试（此时的超时时间可以超过2ms但是不能超过24ms的状态超时），所有的lanes需要同时发送new preset and 系数，但是如果其中一些lane不需要改变当前设置，也是允许保持当前值不变继续发送。

phase3 -> Recovery.Rcvrlock**

所有的configured lanes工作在最佳的工作模式，8 GT
所有的configured lanes工作在最佳的工作模式，且收到两个连续 Retimer Equalization Extend Bit = 0的TS1 序列 16 GT
设置相应速率的phase3_ successfull = 1 and complete bit =1。

phase3-> Recovery.Speed

上述两个条件未满足，24~26ms超时后调整。 [successful_speed_negotiation=0，当前speed的complete bit = 1]。

Upstream

upstream 比downstream 多了一个phase0，一共包含phase0 phase1 phase2 phas3 四个阶段。

Phase0

在此阶段会清除当前速率(8GT or 16 GT)的EQ_phase_successfullz指示位，同时也会设置start_equalization_w_preset = 0。
当从2.5 or 5 GT -> 8GT时候，EP会使用在Recovery.RcvrCfg阶段的EQ TS2 order set （序列）中的Transmitter Preset field填充当前需要发送的TS1序列。当从8GT -> 16GT时，EP会使用8GT EQ TS2 序列中的Transmitter Preset field进行填充，如果收到的preset 字段是非法，则由实现者决定发送什么东西。
在该子状态**会首先发送EC=0，**Transmitter Preset field使用（16GT） EQ TS2解析出来的信息。如果接受的(8GT) EQ TS2 序列preset字段非法，则根据使用接收的无效字段填充TS1中preset，并且设置Rejection coefficient =1，系数为实现者指定的值。
note：如果RC需要调整自己Receiver 则允许在phase1 等待500ns后，再去评估接收到的TS1 order set。