這是關(guān)于如何實現(xiàn)pcie gen3/gen4接收端鏈路均衡測試的系列介紹，小泰將分別從理論篇到實踐篇，為您講述pcie 3.0/4.0的鏈路均衡的工作原理及對鏈路均衡的測試和調(diào)試。
本期為理論篇，主要介紹pcie 3.0&4.0的鏈路均衡，包括：
1）發(fā)送端的均衡: ffe
2）接收端的均衡: ctle和dfe
3）鏈路均衡過程
pcie接口自從被推出以來，已經(jīng)成為了pc和server上重要的接口。為了更高了數(shù)據(jù)吞吐率，pci-sig組織于2010年推出了pcie 3.0，數(shù)據(jù)速率達(dá)到了8gt/s；于2017年推出了pcie 4.0，數(shù)據(jù)速率達(dá)到了16gt/s。pcie 3.0已經(jīng)是pc上的標(biāo)配接口；而pcie 4.0目前仍處于server上，在pc上也在開始普及。
*，pcie 1.0和2.0使用的是普通的fr4板材和廉價的接插件。為了實現(xiàn)在這樣的物理介質(zhì)上進(jìn)行有效的信號傳輸，pci-sig組織使用了8b/10b編碼和發(fā)送端的去加重技術(shù)，來保證信號質(zhì)量：
在pcie 1.0中,去加重值為固定值3.5db；
在pci 2.0中,去加重值為3.5db或6.0db中的任何一個，也是為固定值，無法動態(tài)調(diào)整。
但是隨著速率的翻倍，為了在pcie 3.0和4.0中仍然使用普通的fr4板材以及廉價的接插件。
pci-sig組織對規(guī)范做了兩方面的改進(jìn)：
使用128b/130b編碼來代替8b/10b編碼，使得編碼效率大幅提高；
使用動態(tài)均衡技術(shù)，來代替先前代的靜態(tài)均衡技術(shù)；
通過這兩方面的改進(jìn)，pci-sig組織實現(xiàn)了在速率翻倍的同時，仍能保持使用普通的fr4板材和廉價接插件。本應(yīng)用筆記就聚焦于pcie 3.0和4.0中的動態(tài)均衡技術(shù)，介紹其原理、實現(xiàn)及其相關(guān)的一致性測試。這樣一種動態(tài)均衡技術(shù)，在spec中被稱作“link equalization”（鏈路均衡，簡稱為leq）。
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本系列包含理論篇和實踐篇兩個部分
理論篇主要介紹pcie 3.0/4.0的鏈路均衡的工作原理。實踐篇則側(cè)重于對鏈路均衡的測試和調(diào)試。
pcie 3.0&4.0的鏈路均衡
在pcie 3.0和4.0中的鏈路均衡技術(shù)相較于先前代要復(fù)雜得多，這樣一種動態(tài)均衡技術(shù)可以分為兩個方面進(jìn)行討論：
均衡特性方面：從這個方面來說，相對于先前代的均衡來說，3.0和4.0中的均衡技術(shù)的硬件性能指標(biāo)要求更高了。在本應(yīng)用筆記中，2.1節(jié)和2.2節(jié)討論它的技術(shù)細(xì)節(jié)。
協(xié)議方面：為了實現(xiàn)動態(tài)地調(diào)整均衡設(shè)置，需要協(xié)議層的配合，這是通過phy層的ltssm狀態(tài)機中的recovery.equalization子狀態(tài)來實現(xiàn)的。在本應(yīng)用筆記中，2.3節(jié)討論它的技術(shù)細(xì)節(jié)。
我們先來從均衡特性的角度來看看pcie 3.0和4.0的均衡，如下圖1展示了在pcie 3.0/4.0中所使用的全部均衡技術(shù)，在tx端有ffe（feed forward equalizer，前饋均衡器）；在rx端有:ctle（continuous time linear equalizer，連續(xù)時間線性均衡器）和dfe（decision feedback equalizer，判決反饋均衡器）。
圖1. leq硬件實現(xiàn)的模塊框圖
通過ffe和ctle，可以去除大部分由isi所引入的抖動；通過dfe可以進(jìn)一步去除isi，它還能去除部分的阻抗失配所造成的反射。通過這些均衡處理，就能夠保證在接收端判決輸入處將眼圖打開。
除了上述這些均衡特性上的支持外，在協(xié)議層（ltssm）中還規(guī)定需要通過協(xié)議的方式來動態(tài)調(diào)整鏈路上的均衡設(shè)定值，這整個過程稱作鏈路均衡（link equalization，leq）。
在鏈路均衡過程中：
本地端按照某個初始tx eq的設(shè)定來發(fā)送數(shù)據(jù)；
對端在接收到數(shù)據(jù)時，會根據(jù)誤碼率或信號質(zhì)量來判斷該tx eq是否合適；
若不合適，對端會通過協(xié)議向本地端請求一個新的tx eq值；
本地端在接收到這個請求值之后，會改變tx eq的值。
通過這一動態(tài)過程，就能夠保證鏈路上的tx eq為優(yōu)值。與此同時，本地端和對端也會同時調(diào)整rx eq。通過動態(tài)地調(diào)整tx eq和rx eq，就能夠靈活地適應(yīng)不同的信道情況。