前言

前面两篇分享了PCIE事务层的相关内容，这节开始讲述数据链路层。

数据链路层概述

数据链路层位于事务层与物理层之间，主要功能是为了保证来自事务层的TLP在链路上的准确传递。数据链路层处理的是端到端的报文，也就是发送端到接收端，其基本结构图如下：

发送端：数据链路层接收上层传来的TLP，它给每个TLP加上Sequence Number（序列号，下文都用“序列号”来阐述）和LCRC（Link CRC），先放入replay buffer（规范称retry buffer）暂存，然后转交给物理层，replay buffer会根据接收端的ACK/NAK DLLP报文来决定是重发这些暂存的TLP，还是清除这些TLP。replay buffer的容量越大，发送流水线容纳的报文越多，越不容易发生中断，但是越大占用的系统资源也越多，replay buffer的容量需要根据链路的延时来决定。

接收端：数据链路层接收物理层传来的TLP，检测CRC和序列号，如果有问题，会拒绝接收该TLP，即不会传到它的事务层，并且通知发送端重传；如果该TLP没有问题，数据链路层则去除TLP中的序列号和LCRC，交由它的事务层，并通知发送端TLP正确接收。

总结数据链路层的作用为：

1、将TLP加序列号和LCRC后发往物理层传输；

2、使用握手协议（Ack/Nak）和重传（Retry）机制来保证数据传输的一致性和完整性；

3、TLP流量控制；

4、电源管理。

数据链路层状态

数据链路层会通过物理层监控PCIE链路状态，并维护数据链路层的管理与控制状态机（data link control and management machine，DLCMSM），DLCMSM状态机可以从物理层获得以下与PCIE链路相关的状态：

1、DL_inactive：物理层通知数据链路层当前的PCIE链路不可用。在当前PCIE链路对端没有连接任何设备，或没有检测到对端设备存在时，数据链路层处于该状态。

2、DL_init：PCIE正处于链路初始化状态，此这时数据链路层不能接收或发送TLP和DLLP。此时PCIE链路需要首先初始化VC0的流量控制机制，然后对其他虚拟链路进行流量控制的初始化。

3、DL_active：当前PCIE链路处于正常工作状态。此时物理层已经完成链路训练。

除了上述从物理层获得的PCIE链路状态外，数据链路层还可以使用以下状态位，向事务层通知数据链路层所处的工作状态：

1、DL_down：当数据链路层处于DL_inactive状态时，该状态位有效。表明链路对端没有发现有设备连接，需要进一步检测。

2、DL_up：当数据链路层处于DL_active状态时，该状态位有效。

有些同学可能有疑问了，这两种状态定义不是部分重复了吗？这里解释一下，DL_inactive、DL_init、DL_active是DLCMSM状态机的状态定义，在收到物理层的状态信息后，DLCMSM状态机会进行状态转换，然后在状态机的DL_inactive/ DL_active状态内，会对DL_down/ DL_up这两个状态位进行置位，然后把这两个状态位报给事务层。

如下是DLCMSM状态机的状态转移图：