从软件角度看PCIe设备的硬件结构

参考资料：

• 《PCI Express Technology》，Mike Jackson, Ravi Budruk; MindShare, Inc.
• 《PCIe扫盲系列博文》，作者Felix，这是对《PCI Express Technology》的理解与翻译
• 《PCI EXPRESS体系结构导读 (王齐)》
• 《PCI Express_ Base Specification Revision 4.0 Version 0.3 ( PDFDrive )》
• 《NCB-PCI_Express_Base_5.0r1.0-2019-05-22》

一、 PCIe接口引脚

PCI接口的引脚时并行的，PCEe的是串行的，每个方向的数据使用2条差分信号线来传输，发送/接收两个方向就需要4条线，这被称为1个Lane：

PCIe设备的接口上，可以有多个Lane：

• 两个PCIe设备之间有一个Link
• 一个Link中有1对或多对"发送/接收"引脚，每对"发送/接收"引脚被称为"Lane"
• 一个Lane：有发送、接收两个方向，每个方向用2条差分信号线，所以1个Lane有4条线
• 一个Link最多可以有32 Lane
  

二、 从软件角度理解硬件接口

2.1 PCI/PCIe地址空间转换

2.2 PCIe上怎么传输地址、数据

既然PCIe是串行信号，那只能在"包"里传输地址、数据了。

• 需要定义包的格式：类型(Mem R/W) + 地址 + 数据
• 包怎么传递给对方、怎么确保不出错？有重传机制、有检验码
• 包怎么通过差分线传送出去？

PCIe总线的层次结构和数据包：

• 事务层(Tansaction Layer)：传输的是Transaction Layer Packet(TLP)
  
  数据链路层(Data Link Layer)：传输的是Data Link Layer Packet(DLLP)

• 在TLP加上前缀、后缀，得到DLLP
  

• 当然还有数据链路层自己的数据包

• 物理层(Physical Layer)：传输的是Physical Packet

  • 在DLLP加上前缀、后缀，得到的是Physical Packet
    
  • 当然还有物理层自己的数据包
    

三、 PCIe系统的硬件框图

在PCI系统里，多个PCI设备都链接到相同总线上。

在PCIe系统里，是点对点传输的：

• 一条PCIe总线只能接一个PCIe设备
• 要接多个PCIe设备，必须使用Switch进行扩展

致谢

以上笔记源自韦东山老师的视频课程，感谢韦老师,韦老师是嵌入式培训界一股清流，为嵌入式linux开发点起的星星之火，也愿韦老师桃李满园。聚是一团火，散是满天星！

在这样一个速食的时代，坚持做自己，慢下来，潜心琢磨，心怀敬畏，领悟知识，才能向下扎到根，向上捅破天，背着世界往前行！
仅此向嵌入行业里的每一个认真做技术的从业者致敬！