技术洞见 | 介绍PCIe的4种复位机制- 大数跨境

牛芯半导体

2024-11-14

导读：本文转载自信号完整性，转载文章仅供学习和研究使用。

本文转载自信号完整性，转载文章仅供学习和研究使用。

PCIe总线中定义了四种复位名称：冷复位（Cold Reset）、暖复位（Warm Reset）、热复位（Hot Reset）和功能层复位（Function-Level Reset，FLR）。其中FLR是PCIe SPEC V2.0加入的功能，因此一般把另外三种复位统称为传统的复位方式（Conventional Reset）。其中冷复位和暖复位是基于边带信号PERST#的，又被统称为基本的复位方式（Fundamental Reset）。

传统复位（Conventional Reset）

传统复位包括Cold Reset、Warm Reset和Hot Reset三种复位，其中Cold Reset和Warm Reset统称为基本复位（Fundamental Reset）；而Hot Reset是非基本的复位方式，它是一种带内复位，来自上游设备，以包的形式通过链路向下游设备传达。

基本复位使设备的状态机、硬件逻辑、端口状态和配置寄存器初始化为它们的默认状态，除了设备的那些能从辅电源Vaux汲取电能的粘性（sticky）配置寄存器（它们在主电源关闭的情况下靠辅电源Vaux仍处于工作状态）。

冷复位

传统复位中的冷复位（Cold Reset）指的是因为主电源断开后重新连接导致的复位。需要注意的是，即使主电源断开了，如果PCIe设备仍有辅助电源Vaux为其供电，该复位仍不会影响到Sticky的bits。

PCIe Spec允许两种实现基本复位的方式。一是直接通过边带信号PERST#（PCI Express Reset）；二是不使用边带信号PERST#，PCIe设备在主电源被切断时，自行产生一个复位信号。一个简单的例子如下图所示：

暖复位

暖复位（Warm Rest）是在系统电源稳定的情况下（即不关闭／重加主电源），由硬件触发的复位，比如压下复位按钮。这种复位触发系统电源电路的POWERGOOD信号，进而引发复位。PCIe规范并未明确规定暖复位的产生机制。

基本复位有以下两种生成的方法。

一是通过边带信号PERST#产生基本复位。PERST#（PCI Express复位，低有效）是PCIe系统中的一个边带信号，用来传递复位信号。

二是PCIe设备也可以不使用边带信号PERST#来复位自己的电路，而设计成在检测到主电源加电（或重加电）的情况下自己产生基本复位信号复位自身电路。

下图是通过边带信号PERST#产生基本复位的一个例子。

热复位

热复位也称为带内（In-band）复位，它不是由边带的复位信号产生的，而是通过发送TS1有序集在带内传播。热复位是由软件生成的复位，由上游向下游逐级传播，即只有根复合体RC和交换开关Switch能够产生热复位，端点不产生热复位。

当PCIe设备出现某种异常的时候，可以使用软件手段对该设备进行热复位。

软件通知热复位的方法：

软件欲在根复合体或交换开关某端口上生成热复位时，向该端口配置空间头标区中桥控制寄存器的次级总线复位（Secondary Bus Reset）位写1，就会在相应端口物理层上生成Assert Hot Reset 位为1的TS1有序集，并向下传送。

设备对热复位命令的响应：

当设备接收到热复位后，链路训练状态机LTSSM会先进入Recovery状态，然后进入Hot Reset状态，然后回到Detect状态，并重新开始链路初始化训练。PCIe设备的所有状态机，硬件逻辑，端口状态和配置寄存器（除了Sticky寄存器）都将被初始化为默认状态。

FLR复位（Function Level Reset）

FLR机制使软件能够以function粒度来复位设备。FLR复位主要针对的是支持多个function的PCIe设备（Multi-Fun PCIe Device），可以实现只对特定的Function复位，而其他的Function不受影响。

FLR复位的实现是可选的(不是必需的)，但PCIe规范强烈建议使用。软件可以向Device Control Register中的Initiate Function Level Reset bit写1，来产生FLR，该function必须在100ms内完成FLR复位。

FLR只复位对应Function的内部状态和寄存器，并不影响Sticky bits、有硬件初始化的值（Hardware-initialized bits）和链路专用寄存器。

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