PCIE Order Set

news2025/1/17 0:03:26

1 Training Sequence

Training Sequence是由Order Set(OS) 组成，它们主要是用于bit aligment，symbol aligment，交换物理层的参数。当data_rate = 2.5GT or 5GT 它们不会被扰码(scramble)，当date_rate = 8GT or higher 根据特殊的规则决定是否对Order Set 进行扰码。
LTSSM中使用最多的训练序列为TS1 TS2，它们一般都是连续进行发送，只可以被SKP以及 EIOS(2.5GT除外，因为其不支持低功耗模式)打断。
这里的连续的判定标准是：(1) 对于使用8b/10b 的TS1 or TS2，symbol 6与前一个symbol 6是一致；(2) 对于使用128/130b编码的TS1 or TS2, symbol 6~9与前几个symbol 6 -9是相同的，对于symbol 中Reserved field 需要按照如下的规则处理。发送时Reserved 字段全部填充为0，对于接收机必须对reserved bit进行奇偶性计算（parity computation）(如果reserved bit 进行了奇偶性计算), 如果明确指出相邻的symbol中所有的Reserved bit必须保持相同，则may 需要直接比较前后symbol中的reserved bit。
此外对于128b/130b的编解码每条lane能偶独立跟踪各自的DC Balance (dc balance指的是1 和 0 之间的差距)，最大的differenct 为511，达到最大值之后会保持在511。
在两种情况下Dc Balance differentce会被 set to 0, (1) 发送机进入电气空闲状态[electrical idle] (2) 发送机在发送EIEOS退出电气空闲后发送了Data BLock。每发送8个TS1 or TS2 OS，发送机必须评估running DC Balance并设置TS 中的DC Balance Symbol ，设置的算法如下：如果需要降低对方发送 "1“ ,需要set 20h for symbol14 and 08h for symbol 15；如果需要降低发送”0“, 需要set DFh for symbol 14 and F7h symbol 15。note 任何DC Balance symbol（symbol 14、15) 禁止进行扰码。
runing dc balance > 31 DC Balance (symbol 14 and symbol 15) are not scrambld.
runing dc balance > 15 symbol 14 TS1 Identifier Symbol is scarmbled , DC Balance ( symbol 15) are not scrambld.
else symbol 14 and 15 TS1 Identifier Symbol is scarmbled .

2 Electrical Idle

在发送机进入电气空闲(Electrical Idle) 之前，它必须发送Electrical Idle Order Set Sequence（EISOQ）。EIOSQ 是1个EIOS symbol in data_rate 2.5T 8GT 16GT, 2个EIOS symbol in data_rate 5GT。在8b/10b编码下 EIOS = K28.5(COM)+ 3个K28.3(IDL) Symbol，发送时需要发送所有的4个symbol，在接受时只要收到 COM+2个IDL便认为识别到了一个EIOS Symbol；在128b/130b编码条件下EIOS 是一个order set block，正常发送时需要发送完整的symbol（但是如果在它发送接收进入电气空闲状态，个人理解它指的是最有一个EIOS，此时可以只发送EIOS 中的symbol 0-14），接收时如果一个OS block 的symbol 0-3 符合EIOS的定义则认为收到了一个EIOS 序列。
在发送Electrical IDLE OS 最后一个symbol ，发送机必须处于电气空闲状态。
在这里插入图片描述

EIEOS只有在data_rate > 2.5GT才可以使用，这种低频的EIEOS 信号可以保证电气空闲检测电路捕捉到退出电气空闲的。

当使用8b/10b编码时并且data_rate = 5GT ,EIEOS还可以被用作如下场景中：
(1) 在进入Configuration.Linkwidht.start的第一个TS1 OS之前；
(2) 在进入Recovery.Lock的第一个TS1 OS之前；
(3) 每隔32个TS1 or TS2 OS 需要发送一个EIOS（Configuration.Linkwidht.start Recovery.Lock Recovery.RcvrCfg ）；
当使用128b/130b编码时EIEOS也可以被用作Block Alignment，也可以用作在如下场景中：
(1) 在进入Configuration.Linkwidht.start的第一个TS1 OS之前；
(2) 在进入Recovery.Lock的第一个TS1 OS之前；
(3）在Data Stream 发送结束时候，如果不发送EIOS 也不进入Recovery.RcvrLock 则需要在EDS Frame Token 之后发送一个EIEOS；
(4) 每隔32个TS1 or TS2 OS 需要发送一个EIOS ；
(5) 如果Reset EIEOS Interval Count Bit =1 则避免将TS打断，则在Recovery.Equalizatoin 状态需要每隔65536个 TS1 OS 发送后需要发送一个EIOS ；
(6) 它是FTS OS， Compliance Pattern，or Modified Compliance pattern中需要使用。

在这里插入图片描述

3 Fast Training Sequence

FTS适用于从L0s（低功耗） --> L0时用于bit and symbol锁定的序列，它可以被Receiver用于检查测是否退出电气空闲状态，并对齐Receiver 's bit and symbol 电路应应对后续到来的数据。
在data_rate 是2.5GT and 5GT 条件下，FTS = K28.5 + 3个K28.1， number of FTSs （N_FTS）是组件可以请求FTSs 的最大数量，它是255。如果data_rate = 5GT, 在发送第一个FTS之前，会先发送3个EIE symbol (主要是帮助Receiver 检测到退出电气空闲) ，规范要求至多发送8个EIE symbol (帮助恢复发送机pin上的电压达到一个可接收的水平 )。如果Extended Sync Bit = 1 则需要发送4096个FTS，提供给link 监控工具足够的时间实现完成bit frame 同步。 SKP必须在FTSs之间发送，但是在第一个N_FTS FTSs 不可以发送中间不可以发送FTS。
在data_rate 是8GT or higher条件下，一个FTS 是130 bit的unscrambled 的Order Set Block，**number of FTSs （N_FTS）是组件可以请求FTSs 的最大数量，它是255。在退出至L0s，发送机需要发送1个EIEOS帮助Receiver 识别到退出电气空闲 **随后发送N_FTS
个FTSs ，如果Extended Sync Bit = 1 则需要发送4096个FTS，每隔32个FTS则需要发送一个EIEOS 。在最后一个FTS 发送结束后需要发送1个EIEOS帮助receiver 完成block alignment。具体实现时可以在最后阶段发送2个EIEOS，但这需要N_FTS时32的整数倍。

Note EIEOS会复位Transmitter and receiver 的scrambler，在最后一个EIEOS后需要发送SDS order set ，这时为了帮助receiver 进行de-skew and 指示从Order Set向Data Stream的跳变。在SDS OS发送结束后，Data Block 必须被发送。
其中：N_FTS 字段可以通过Recovery状态宣告不同的值，也可以通过软件中Commmon Clock Configureation bit 完成更改
在这里插入图片描述
如果在L0s阶段，发送机已经完成所有N_FTS 个FTS的发送，但是Receiver还未完了lock de-skew操作，此时Receiver需要跳转到Recover状态，调整N_FTS的以实现下次可以完成lock操作。

4 Start of Data Stream Order Set

它仅用于128b/130b编码使用，会在Congiguration.Idle Recovery.Idle Tx_L0s.FTS 状态或者 LoopBack Master 发送，除此之外不可以在其他状态发送。它是Order Set Block 向Data Stream 的过渡阶段发送的数据，如果不是在Loopback状态，则SDS OS后需要发送Data BLock，且Data Block的第一个symbol是Data Stream的第一个symbol。
在这里插入图片描述