✨前言：

在PCIe通信过程中，事务层数据包（Transaction Layer Packets，简称TLP）扮演着非常重要的角色。TLP用于在设备之间传递数据和控制信息，它们是PCIe的基本信息传输单元。
TLP可分为几个部分，最核心的是TLP Header，它负责携带有关数据包的关键信息，包括数据包类型、长度以及传输方向等等。下面是TLP Header的详细结构以及各部分的作用：
格式（Format）和类型（Type）字段：这个字段由多个比特组成，两者相结合定义了TLP的类型，例如内存读取、内存写入、I/O操作等等。格式字段告诉我们这个TLP是32位还是64位地址，而类型字段告诉我们是进行读取还是写入等操作。
长度（Length）字段：长度字段告知接收设备这个TLP包含了多少个数据载荷（Data Payload）DWORDs（32-bit words）。这对于正确解析TLP非常重要。
请求者ID（Requester ID）和目标ID（Completer ID）字段：这些字段包含了发起TLP的设备和预期接收这个TLP的设备的ID。在回应一个操作时，这两个字段会互换其值。
标记（Tag）字段：标记字段用于将具体的TLP关联到发起它的特定事务。这对于支持多个并发事务的设备来说尤其重要。
第一和最后的DW地址（First and Last DW Byte Enables）字段：对于内存写入操作，这些字段指示了在数据包的第一个和最后一个DWORD中，哪些字节是有效的。这对于包括不是4字节倍数的内存写入操作很重要。
地址（Address）字段：对于需要访问特定硬件地址的操作（例如内存读/写），此字段包含所需的地址。其精确格式和长度（32-bit或64-bit）取决于TLP的格式和类型

✨TLP格式

事务层包（TLP）的一般格式如下图所示：

TLP Header为3DW或者4DW，Data Payload为1-1024DW，最后的TLP Digest（ECRC）是可选的，为1DW。
TLP Header在整个TLP的位置如下图所示，需要注意的是，TLP Header的格式和内容都会随着TLP的类型和路由方式的改变而改变。

TLP的类型和路由方式由Fmt和Type所决定，这在前面关于TLP路由的文章中已经详细的介绍过。上图显示的是各种不同格式的TLP Header的相同的部分。
每一个Field的作用与意义如下表所示：

✨Byte Enable

下面分别详细地介绍一下Byte Enable，在PCIe中Data Payload的单位是DW，也就是说数据大小（地址）需要以DW作为对齐。但是很多情况下，数据的大小并不是DW的整数倍，因此PCIe引入了Byte Enable来解决这一问题。
使用Byte Enable需要遵循一下原则：
· Byte Enable为高电平有效，低电平（0）表示Data Payload的对应Byte将被认为是无效的，即不被Completer使用。
· 如果有效数据小于1DW，则Last DW Byte Enable应全部为0。
· 如果Data Payload大于1DW，则First DW Byte Enable至少有一位是有效的。
· 如果Data Payload大于或等于3DW，则First DW Byte Enable和Last DW Byte Enable当中的有效位必须是连续的。即这种情况下，Byte Enable只能用于调整起始地址和结束地址。
· 如果Data Payload等于1DW，则First DW Byte Enable中的有效位可以是不连续的。
· 如果Data Payload等于2DW，则First DW Byte Enable和Last DW Byte Enable中的有效位都可以是不连续的。
· 写请求中的DW等于1，但是First DW Byte Enable中没有任何一位是有效的，也是允许的，但是这样的请求对于Completer没有任何作用。
· 如果读请求DW等于1，但是First DW Byte Enable中没有任何一位是有效的，此时Completer会返回1DW的Data Payload，只是其中的数据都是无效的。这一方式常备用于Flush Mechanism。

一个简单的Byte Enable使用的例子，如下图所示：

🌟Byte Enable的作用

Byte Enable的主要作用是提供字节级别的访问控制，这使得PCIe能够更加灵活和高效地处理数据。它的存在允许：

非对齐访问：使PCIe能够处理非对齐的内存地址访问请求，这是在现代计算系统中常见的需求。
部分字节操作：支持对小于4字节的数据进行写入操作，这有助于减少不必要的数据传输，提高系统的数据处理效率。
数据保护：确保在执行部分字节写入时，同一DWORD内的其他字节内容不会被意外修改，保护了数据的完整性。
总的来说，Byte Enable信号在PCIe架构中提供了重要的字节级别精度和灵活性，是优化数据传输、提高效率和保护数据完整性的关键机制。

🌟关于TLP的Data Payload有：

· Data Payload的大小由TLP Header中的Length决定。
· Data Payload的数据采用的是Little Endian，即低字节存放于低地址中。
· Data Payload的大小并不是有效的数据的大小，有效数据的大小是由Data Payload和Byte Enable共同决定的。
· 当TLP类型为Message时，Length一般是保留的（Reserved），除非该Message是带有数据的（MsgD）。
· TLP的Data Payload大小不得超过Max_Payload_Size的值，该值位于Device Control Register中。对于比较大的数据量，因此只能分多次进行发送。对于读请求来说，并没有Data Payload，也就是说该规则并不适用于读请求。
· 需要特别注意的是，起始地址和结束地址之间不能够跨越4KB的地址边界。

📌下面详细解释为什么buffer bound to 4KB address boundary对系统至关重要：

内存管理和系统架构
计算机的内存管理单元 (MMU)通常以页面为单位管理物理内存，而操作系统中的常见页面大小就是4KB。不允许TLP跨越4KB边界有助于:

确保TLP对应的数据传输在同一个内存页面内，简化内存的管理与分配。 有助于避免产生额外的页面错误或页面交换行为，尤其是在对物理地址访问时。
缓存一致性 多核处理器和系统中的缓存通常按照缓存行（cache
line）进行组织，而缓存行的大小通常不会超过4KB。确保数据传输不跨越4KB边界有助于:

保持缓存行内的数据一致性，避免一个TLP操作需要更新多个缓存行所带来的复杂性。 减少缓存同步协议所需要处理的情况，降低系统的复杂度。
错误检测和处理 硬件通常会实施一些错误检测和纠正机制，比如ECC（错误校验和纠正）。这些机制也以物理页面为基础。不跨越4KB边界有助于:

在发生错误时，能够准确地定位到错误发生的页面，并进行处理，而不涉及多个页面。 降低出现多位错误的可能性，增强数据的可靠性。
总之，为了保证内存、缓存和错误管理的效率与简洁性，PCIe规范要求TLP的data
payload在进行数据传输时不得跨越4KB边界。这规则不适用于读请求的TLP，因为读请求的TLP本身不携带data
payload，而是请求从远端设备获取数据，返回的是Completion with Data的TLP，它们遵守相同的数据载荷规则。

✨小结：

本章主要介绍TLP Header的构成，下一章再详细介绍TLP Header的格式和作用。