PCIe(Peripheral Component Interconnect Express)协议是一种高速接口标准,广泛应用于嵌入式系统中,为设备提供高效的数据传输能力。这份中文版的PCIe协议培训材料详细介绍了PCIe的各个方面,包括其体系结构、事务处理机制以及枚举过程。 一、PCIe 体系结构 1.1 PCIe 系统功能介绍:PCIe系统主要目标是提供高带宽、低延迟的数据传输,用于连接CPU与其他硬件设备,如显卡、网卡和硬盘等。它采用串行连接方式,替代了传统的并行总线架构,从而提高了传输速度和系统效率。 1.2 PCIe 拓扑:PCIe支持多种拓扑结构,包括简单的根-设备结构、根-交换机-设备结构,以及复杂的多级交换机网络。这种灵活性允许系统根据需要扩展设备数量和数据传输路径。 1.3 CPU PCIe 设备:CPU通过PCIe接口与外部设备通信,通常通过一个或多个PCIe通道直接连接到高性能设备,如图形处理器(GPU)或固态硬盘(SSD)。 1.4 Switch PCIe 设备:PCIe交换机允许多个设备共享带宽,并且支持菊花链和星型连接,提高系统的可扩展性。 1.5 端点设备:端点设备是PCIe系统中的基本组件,它们是数据传输的源或目的地,如网络适配器、显卡等。 1.6 PCIe 的分层结构:PCIe协议分为物理层(PHY)、数据链接层(DLL)和交易层(TL),每个层次都有特定的功能,确保数据在不同设备间准确无误地传输。 二、PCIe 事务处理机制 2.1 PCIe 事务及类型:PCIe事务主要包括配置事务、内存读写事务和I/O读写事务,每种都有特定的用途和优先级。 2.2 配置事务:用于初始化和配置PCIe设备,例如获取设备的配置空间信息,设置设备的工作模式等。 2.3 内存事务:用于设备间共享存储空间,实现高速数据传输,包括突发传输(burst transfer)和单数据传输(single data transfer)。 2.4 IO 事务:主要针对输入/输出操作,如键盘、鼠标等外设的数据交换,通常具有较低的带宽需求。 三、枚举 3.1 枚举概述:枚举是PCIe系统中识别和配置新插入设备的过程,它确保系统能够正确识别和设置设备的资源。 3.2 ECAM 空间划分:扩展配置地址映射(Extended Configuration Address Mapping,ECAM)空间是PCIe设备配置信息的存储区域,枚举过程中会访问这些信息来识别设备。 3.3 设备发现枚举流程:当设备插入系统后,根端口会扫描ECAM空间,识别设备的唯一ID(VID和PID),然后分配资源,如中断、内存和I/O地址,最后配置设备驱动以完成枚举。 PCIe协议培训材料全面解析了PCIe体系结构和其工作原理,对理解嵌入式系统中的数据传输机制至关重要。掌握这些知识,无论是设计、调试还是优化基于PCIe的系统,都将事半功倍。
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