Banana Pi BPI-W3 RK3588平台驱动调试篇 [ PCIE篇一 ] - PCIE的开发指南
RK3588平台驱动调试篇 [ PCIE篇 ] - PCIE的开发指南
1、PCIE接口概述
PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）是一种用于连接计算机内部组件的高速接口标准。以下是关于PCIe接口的简要介绍：
高速传输： PCIe接口提供了高速的数据传输通道，可用于连接各种硬件设备，如图形卡、存储设备、网络适配器等。它的速度通常以每秒传输的数据位数（例如PCIe x1、x4、x8、x16等）来表示，每个通道的带宽可以根据需要扩展。
点对点连接： PCIe采用点对点连接的架构，这意味着每个设备都直接连接到主板上的PCIe插槽，而不需要与其他设备共享带宽。这有助于减少延迟并提高性能。
热插拔支持： PCIe接口支持热插拔，允许用户在计算机运行时添加或移除PCIe设备，而不需要重新启动计算机。
广泛应用： PCIe接口广泛用于连接图形卡、固态硬盘（SSD）、扩展卡、网络适配器和其他高性能设备。这使得计算机用户可以根据需要扩展和升级系统的性能和功能。
PCIe接口是一种计算机硬件连接标准，它提供了高速、高性能的数据传输通道，支持多种设备的连接。
2、传输速率简介
PCIe 分类、速度，按lane的个数分有 x1 x2 x4 x8 x16 （最大可支持32个通道），按代来分 有 gen1 gen2 gen3 gen4
PCIe gen1 和 PCIe gen2 采用的编解码方式是 8b/10b，PCIe gen3 和 之后的 采用的是 128b/130b 的编码方式。
8b/10b 意思是说，当我们要传输8b的数据时，实际在通道上传输的是10b的数据，解码的时候，我们希望得到的是8b的有效数据。这样，相当于有效的带宽是实际带宽的 80%。
同理128b/130b，是传输128bit数据实际线路中传输的是130bit数据。
速率图中的单位间的关系：
传输速率单位 GT/s，表示 千兆传输/秒，是实际每秒传输的位数，他不包括额外吞吐量的开销位。
两个例子：
PCIe gen1 x1 传输速率 2.5GT/s = 2500MT/s = ( 2500 / 10 ) MB/s
PCIe gen3 x1 传输速率 8GT/s = 8000MT/s = ( 8000 / 130 ) x ( 128/8 ) MB/s= 984.6153... MB/s
PCIe 可⽤带宽：吞吐量 = 传输速率 * 编码⽅案
例如：PCIe 2.0 协议的每⼀条 Lane ⽀持58 / 10 = 4 Gbps = 500 MB/s 的速率，Pcie 2.0 x 8的通道为例，x8的可⽤带宽为 48 = 32 Gbps = 4 GB/s。
3、 芯片PCIE资源
3.1 硬件介绍
RK3588共有5个PCIe的控制器，硬件IP是⼀样的，配置不⼀样，其中⼀个4Lane DM模式可以⽀持作为EP使⽤，另外⼀个2Lane和3个1Lane控制器均只能作为RC使⽤。RK3588有两种PCIe PHY，其中⼀种为pcie3.0PHY，含2个Port共4个Lane，另⼀种是pcie2.0的PHY有3个，每个都是2.0 1Lane，跟SATA和USB combo使⽤。pcie3.0 PHY的4Lane可以根据实际需求拆分使⽤，拆分后需要合理配置对应的控制器。
3.2 kernel dts解析之PCIe
控制器在DTS对应节点名称：
| 资源 | 模式 | dts节点 | 可用phy | 内部DMA |
|
PCIe Gen3 x 4lane |
RC/EP |
pcie3x4: pcie@fe150000 |
pcie30phy | 是 |
|
PCIe Gen3 x 2lane |
RC only |
pcie3x2: pcie@fe160000 |
pcie30phy | 否 |
|
PCIe Gen3 x 1lane |
RC only |
pcie2x1l0: pcie@fe170000 |
pcie30phy, combphy1_ps |
否 |
|
PCIe Gen3 x 1lane |
RC only |
pcie2x1l1: pcie@fe180000 |
pcie30phy, combphy2_psu |
否 |
|
PCIe Gen3 x 1lane |
RC only |
pcie2x1l2: pcie@fe190000 |
combphy0_ps | 否 |
在kernel/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3588.dtsi下有具体描述
使用限制
pcie30phy拆分后，pcie30x4控制器，⼯作于2Lane模式时只能固定配合pcie30phy的port0，⼯作于 1Lane模式时，只能固定配合pcie30phy的port0lane0；
pcie30phy拆分后，pcie30x2控制器，⼯作于2Lane模式时只能固定配合pcie30phy的port1，⼯作于 1Lane模式时，只能固定配合pcie30phy的port1lane0；
pcie30phy拆分为4个1Lane，pcie3phy的port0lane1只能固定配合pcie2x1l0控制器，pcie3phy的 port1lane1只能固定配合pcie2x1l1控制器;
pcie30x4控制器⼯作于EP模式，可以使⽤4Lane模式，或者2Lane模式使⽤pcie30phy的port0， pcie30phy的port1中2lane可以作为RC配合其他控制器使⽤。默认使⽤common clock作为reference clock时，⽆法实现pcie30phy port0的lane0⼯作于EP模式，lane1⼯作于RC模式配合其他控制器使 ⽤，因为Port0的两个lane是共⽤⼀个输⼊的reference clock，RC和EP同时使⽤clock可能会有冲突。
RK3588 pcie30phy 如果只使⽤其中⼀个port，另⼀个port也需要供电，refclk等其他信号可接地。
4、PCIe 使用配置
4.1 简介
Armsom-W3开发板上有 1 个 PCIe3.0 x 4 接口和一个PCIe2.0接口，如图
可以插入对应模组使用, 如图：
4.2 硬件设计
PCIe3.0 x 4 接口：
PCIe 2.0接口：
4.3 软件配置
一般根据原理图在 DTS 中配置供电引脚、复位引脚，选择正确的 pcie 控制器节点和 PHY 节点使能就可以。
在kernel/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3588-armsom-w3.dts中配置如下：
/ {
vcc12v_dcin: vcc12v-dcin {
compatible = "regulator-fixed";
regulator-name = "vcc12v_dcin";
regulator-always-on;
regulator-boot-on;
regulator-min-microvolt = < 12000000 >;
regulator-max-microvolt = < 12000000 >;
};
vcc5v0_sys: vcc5v0-sys {
compatible = "regulator-fixed";
regulator-name = "vcc5v0_sys";
regulator-always-on;
regulator-boot-on;
regulator-min-microvolt = < 5000000 >;
regulator-max-microvolt = < 5000000 >;
vin-supply = < &vcc12v_dcin >;
};
vcc3v3_pcie2x1l0: vcc3v3-pcie2x1l0 {
compatible = "regulator-fixed";
regulator-name = "vcc3v3_pcie2x1l0";
regulator-min-microvolt = < 3300000 >;
regulator-max-microvolt = < 3300000 >;
enable-active-high;
regulator-boot-on;
regulator-always-on;
gpios = < &gpio1 RK_PD2 GPIO_ACTIVE_HIGH >;
startup-delay-us = < 50000 >;
vin-supply = < &vcc5v0_sys >;
};
vcc3v3_pcie30: vcc3v3-pcie30 {
compatible = "regulator-fixed";
regulator-name = "vcc3v3_pcie30";
regulator-min-microvolt = < 3300000 >;
regulator-max-microvolt = < 3300000 >;
enable-active-high;
gpios = < &gpio1 RK_PA4 GPIO_ACTIVE_HIGH >;
startup-delay-us = < 5000 >;
vin-supply = < &vcc5v0_sys >;
};
}
&pcie2x1l0 {
reset-gpios = < &gpio4 RK_PA5 GPIO_ACTIVE_HIGH >;
vpcie3v3-supply = < &vcc3v3_pcie2x1l0 >;
status = "okay";
};
&combphy1_ps {
status = "okay";
};
&pcie30phy {
rockchip,pcie30-phymode = < PHY_MODE_PCIE_AGGREGATION >;
status = "okay";
};
&pcie3x4 {
reset-gpios = < &gpio4 RK_PB6 GPIO_ACTIVE_HIGH >;
vpcie3v3-supply = < &vcc3v3_pcie30 >;
status = "okay";
};
pcie30phy、combphy1_ps：PHY 节点
pcie3x4、pcie2x1l0：pcie3x4 控制器节点
reset-gpios：复位引脚属性
vcc3v3_pcie2x1l0、vcc3v3_pcie30：供电引脚节点
4.4 其他PCIE配置的实例
RK3588的控制器和PHY较多，按配置要点进⾏配置即可，这⾥还有⼏个典型范例供参考：
4.4.1 ⽰例1 pcie3.0phy拆分2个2Lane RC, 3个PCIe 2.0 1Lane
/ {
vcc3v3_pcie30: vcc3v3-pcie30 {
compatible = "regulator-fixed";
regulator-name = "vcc3v3_pcie30";
regulator-min-microvolt = < 3300000 >;
regulator-max-microvolt = < 3300000 >;
enable-active-high;
gpios = < &gpio3 RK_PC3 GPIO_ACTIVE_HIGH >;
startup-delay-us = < 5000 >;
vin-supply = < &vcc12v_dcin >;
};
}；
&combphy0_ps {
status = "okay";
};
&combphy1_ps {
status = "okay";
};
&combphy2_psu {
status = "okay";
};
&pcie2x1l0 {
phys = < &combphy1_ps PHY_TYPE_PCIE >;
reset-gpios = < &gpio4 RK_PA5 GPIO_ACTIVE_HIGH >;
vpcie3v3-supply = < &vcc3v3_pcie30 >;
status = "okay";
};
&pcie2x1l1 {
phys = < &combphy2_psu PHY_TYPE_PCIE >;
reset-gpios = < &gpio4 RK_PA2 GPIO_ACTIVE_HIGH >;
vpcie3v3-supply = < &vcc3v3_pcie30 >;
status = "okay";
};
&pcie2x1l2 {
reset-gpios = < &gpio4 RK_PC1 GPIO_ACTIVE_HIGH >;
vpcie3v3-supply = < &vcc3v3_pcie30 >;
status = "okay";
};
&pcie30phy {
/*pcie30phy的组合使⽤模式:
PHY_MODE_PCIE_NANBNB /* P1:PCIe3x2 + P0:PCIe3x2 */
PHY_MODE_PCIE_NANBBI /* P1:PCIe3x2 + P0:PCIe3x1*2 */
PHY_MODE_PCIE_NABINB /* P1:PCIe3x1*2 + P0:PCIe3x2 */
PHY_MODE_PCIE_NABIBI /* P1:PCIe3x1*2 + P0:PCIe3x1*2 */
*/
rockchip,pcie30-phymode = < PHY_MODE_PCIE_NANBNB >;
status = "okay";
};
&pcie3x2 {
reset-gpios = < &gpio4 RK_PB0 GPIO_ACTIVE_HIGH >;
vpcie3v3-supply = < &vcc3v3_pcie30 >;
status = "okay";
};
&pcie3x4 {
num-lanes = < 2 >;//拆分为2lan使用
reset-gpios = < &gpio4 RK_PB6 GPIO_ACTIVE_HIGH >;
vpcie3v3-supply = < &vcc3v3_pcie30 >;
status = "okay";
};
4.4.2 ⽰例2 pcie3.0phy拆分为4个1Lane, 1个使⽤PCIe 2.0 1 Lane
/ {
vcc3v3_pcie30: vcc3v3-pcie30 {
compatible = "regulator-fixed";
regulator-name = "vcc3v3_pcie30";
regulator-min-microvolt = < 3300000 >;
regulator-max-microvolt = < 3300000 >;
enable-active-high;
gpios = < &gpio3 RK_PC3 GPIO_ACTIVE_HIGH >;
startup-delay-us = < 5000 >;
vin-supply = < &vcc12v_dcin >;
};
}；
&combphy0_ps {
status = "okay";
};
&pcie2x1l0 {
phys = < &pcie30phy >;
reset-gpios = < &gpio4 RK_PA5 GPIO_ACTIVE_HIGH >;
vpcie3v3-supply = < &vcc3v3_pcie30 >;
status = "okay";
};
&pcie2x1l1 {
phys = < &pcie30phy >;
reset-gpios = < &gpio4 RK_PA2 GPIO_ACTIVE_HIGH >;
vpcie3v3-supply = < &vcc3v3_pcie30 >;
status = "okay";
};
&pcie2x1l2 {
reset-gpios = < &gpio4 RK_PC1 GPIO_ACTIVE_HIGH >;
vpcie3v3-supply = < &vcc3v3_pcie30 >;
status = "okay";
};
&pcie30phy {
rockchip,pcie30-phymode = < PHY_MODE_PCIE_NABIBI >;
status = "okay";
};
&pcie3x2 {
num-lanes = < 1 >;
reset-gpios = < &gpio4 RK_PB0 GPIO_ACTIVE_HIGH >;
vpcie3v3-supply = < &vcc3v3_pcie30 >;
status = "okay";
};
&pcie3x4 {
num-lanes = < 1 >;
reset-gpios = < &gpio4 RK_PB6 GPIO_ACTIVE_HIGH >;
vpcie3v3-supply = < &vcc3v3_pcie30 >;
status = "okay";
};
pcie30phy拆分为4个1Lane时，port0lane0固定配合pcie3x4控制器，pcie3phy的port0lane1固定配合pcie2x1l0控制器，port1lane0固定配合pcie3x2控制器，pcie3phy的port1lane1固定配合pcie2x1l1控制器，加上combphy0_ps固定配合pcie2x1l2。
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