PCI总线信号及功能说明

PCIe总线是继承了PCI总线而设计而来的，理解PCIe总线先从学习PCI的知识切入。PCI(Peripheral ComponentInterconnect)总线的诞生与 PC(Personal Computer)的蓬勃发展密切相关。在处理器体系结构中，PCI总线属于局部总线(Local Bus)。局部总线作为系统总线的延伸，主要功能是为了连接外部设备。

PCIe不同于以前的IO总线，采用的是串行，点到点的互连方式来实现两个设备之间的通信是和传统的PCI及PCI-X有相似的地方。PCIe保持了与传统PCI相同的存储器，IO和配置地址空间模型，在软件上向后兼容传统的PCI系统。

下图展示在PC中各PCIe互联：

1、PCI架构综述

基于PCI总线的平台如图所示：

该平台主要由FSB,PCI和ISA组成，其中FSB是处理器子系统总线，PCI总线，ISA是各种IO扩展总线。其中图片中圈1是主桥，也就是北桥；圈2是扩展总线桥，也就是南桥。

2、PCI总线信号及功能

PCI的总线信号如图所示：

信号功能如下：

地址/数据

AD[31:0]:地址，数据复用引脚，一般是先发送地址，后发送数据。可以表示32为的物理地址，也可以表示32为的有效数据。

C/BE[3:0]:总线命令和字节使能复用引脚，其中在地址期间，表示事务总线的类型；在数据期间，表示表示字节的使能。

PAR:是AD[31:0]和C/BE[3:0]#的偶校验位。

传输控制信号

主要表示PCI总线上设备的工作状态，根据英文含义可以知道对应的功能，其中IDSEL是PCI设备的配置空间片选信号，在CPU访问PCI设备时候进行配置。

仲裁信号

REQ#:是主设备对PCI设备的仲裁信号；

GNT#:是从设备对主设备信号的响应信号。

报错信号

PERR:特殊的场景外的所有PCI事务的数据奇偶检验报告；

SERR:一般有三种错误，包括地址奇偶检验错误，数据奇偶检验错误和其他严重的错我。

系统信号：

包括时钟信号和复位信号

中断信号：

64位总线扩展信号

总线将之前的32位宽扩展为64位，为配合这一扩展而加入的一组新的信号。

3、PCI总线的事务类型

根据信号C/BE[3:0]的编码，PCI可以实现的事务类型的命令如下图所示：

4、PCI地址空间映射

5、PCI典型的读写事务

下图展示一个典型的PCI读写事务，以一个地址相开始，由一个地址相和多个数据相组合形成。

主设备在最后一个数据相，且IRDY为肯定时，向目标表明这是本事务的最后一个数据相。最后一个数据的传输取决于TRDY信号。

6、PCI总线的仲裁

7、PCI的头标0/1配置寄存器

配置寄存器是PCI设备的硬件与PCI设备的初始化软件及错误处理软件的信息的交接区，实时的反映PCI设备的状态和要求。

因为寄存器地址位宽并不是32bit，所以在这里引入registernumber的概念。

8、IC验证工程师需要验证的点

根据不同版本的PCIe验证不同的建链速率，PCIe的建链速率向下兼容（比如3.0支持8G建链，向下兼容支持2.5G和5G）.

PCIe的寄存器访问，在不同的投标区域；

PCIe的复位验证，分别是冷复位，热复位，暖复位。

PCIe的配置验证，包括IO,CFG,MEM,MSG验证；

PCIe三种包格式的确定；

PCIe的电源管理模块验证，包括各状态的验证及状态机跳转；

PCIe畸形包的注入是否和预期的一致；

PCIe的PHY（PCS and PMA）和DMA功能验证；

对于部分功能需要通过VIP中的callback进行验证。