解決復雜的PCIe鏈接的技巧

PCI Express（PCIe）是一個(gè)嵌入式系統普遍采用的接口，提供一些關(guān)鍵的優(yōu)勢包括自動(dòng)檢測，通道配置，強大的誤差檢測和糾正，高通道到通道的偏差容許量和低功耗。因為該接口的能力和多功能性，設計師有時(shí)需要調試錯誤的PCIe連接。Reginald介紹了設計人員改如何去解決這個(gè)問(wèn)題。

當調試1個(gè)PCIe通道，沒(méi)有顯示鏈接的跡象，設計人員可以采取幾個(gè)步驟來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。首先，確認沒(méi)有任何鏈路終端設備是停留在復位狀態(tài)。下一步，探測信號線(xiàn)，并確保它們是正確的水平。此外，檢查是否有根據數據手冊規定的參考時(shí)鐘提供給兩個(gè)設備。非擴頻時(shí)鐘必須限制在PCIe ± 300ppm。如果需要用到擴頻時(shí)鐘，它必須是向下擴頻，而且這兩個(gè)系統必須工作在一個(gè)共同的時(shí)鐘之下。

另一個(gè)步驟是檢查是否有用不正確的或有損壞的旁路電容，確保電容器處于75至200 nF而且完好。最重要的是驗證一個(gè)鏈接的最內層和最外層的通道。對于多通道連接，PCIe通訊協(xié)定允許從最高的通道或者最低的通道開(kāi)始進(jìn)行自動(dòng)向下協(xié)商鏈接。鏈路寬度減少到x1并檢查是否能鏈接上。如果寄存器訪(fǎng)問(wèn)或鏈接的分離是不可能的，則移除其余鏈接的旁路電容。

減少信號速度需要從一個(gè)變量的方程中得出。雖然是罕見(jiàn)的，但有些Gen1的設備連接到Gen2的設備時(shí)會(huì )有錯誤產(chǎn)生。為了解決這些不兼容的的終端設備，PCIe設備供應商通常提供一些特殊的特性來(lái)使得Gen2轉換并自動(dòng)協(xié)調速度回到Gen1的默認值來(lái)鏈接。

如果在采取這些步驟之后仍然沒(méi)有連接，這意味著(zhù)通道的距離構成問(wèn)題。當工作在遠距離中（15’’至20’’或更長(cháng)），如果通道均衡設置比較差，也沒(méi)有更高級別的管理器和系統計時(shí)器限制重試，PCIe-Gen2設備會(huì )在在Gen1和Gen2速率上自動(dòng)來(lái)回循環(huán)的進(jìn)協(xié)商。如果該鏈接是15’’或更長(cháng)的距離，改變接收器均衡水平和（或者）發(fā)送器預加重可能能有效的解決問(wèn)題。

另外一個(gè)步驟是檢查接收器偵測的特定設備的屏蔽寄存器。忽略接收器的偵測并允許該設備立即發(fā)送鏈接協(xié)議。發(fā)送鏈接系列信號到Rx會(huì )初始化適當的鏈接握手協(xié)議。

如果這些步驟不起作用，可能有必要在兩個(gè)不連接的設備間安置一個(gè)邏輯分析儀。當沒(méi)有邏輯分析儀時(shí)，在一些PCIe交換器中有一種內部的調試偵測工具可以跟蹤鏈接的狀態(tài)，執行基本觸發(fā)以及提供有價(jià)值的的芯片狀態(tài)和鏈接狀態(tài)。

部分連接

因為為了設置均衡器達到更長(cháng)的連接，解決邊緣系統時(shí)鐘和傳統協(xié)議錯誤的問(wèn)題，系統工作在Gen1而不是在Gen2連接，那么請嘗試增加通道的均衡。確認時(shí)鐘源滿(mǎn)足Gen2抖動(dòng)的要求也可以解決此問(wèn)題。即使是Gen2，首先保證連接能在Gen1的速率上鏈接，因此未能在Gen2上鏈接往往是通道質(zhì)量和均衡需求的結果。鑒于這一事實(shí)，設計人員應該：

* 確保鏈接的兩端都是適用于Gen2

* 確認PCIe參考時(shí)鐘抖動(dòng)在變動(dòng)規范內

* 確認強制工作在Gen1是否是穩固的連接

* 測試特定寄存器，盡可能調整寄存器去降低空閑的電氣的閥值。

* 如果此鏈接長(cháng)度是10’’至15’’或者更多，整Rx和Tx均衡器（如圖示1和2所示）

圖1：一個(gè)接收器Rx信號在均衡之前阻止的范圍。

圖2: 在均衡調整之后的Rx信號，最后，設計人員應該仔細的檢查正誤表，那么答案可能就在那里。