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PCIExpress电源管理能力介绍

2023-10-20 理论教育版权反馈

【摘要】：PCIe总线使用的软件电源管理机制与PCI PM兼容。图4-15 Power Management Capability结构Capability ID字段记载Power Management Capability结构的ID号，其值为0x01。该寄存器的结构如图4-16所示，其中PMCR寄存器在Power Management Capability结构的第3～2字节中。系统软件将这个请求处理完毕后，将通知这个PCI设备，之后该PCI设备将PME#信号置为无效。D2位为1表示PCIe设备支持D2状态；D1位为1表示PCIe设备支持D1状态。图4-17 Power Management Status/Control寄存器●Power State字段可读写，该字段记录PCIe设备所处的状态。

PCIe总线使用的软件电源管理机制与PCI PM（Power Management）兼容。而PCI总线的电源管理机制需要使用Power Management Capability结构，该结构由一些和PCI/PCI-X和PCIe总线的电源管理相关的寄存器组成，包括PMCR（Power Management Capabilities Regis-ter）和PMCSR（Power Management Control and Status Register），其结构如图4-15所示。

图4-15 Power Management Capability结构

Capability ID字段记载Power Management Capability结构的ID号，其值为0x01。在PCIe设备中，每一个Capability都有唯一的一个ID号，而Next Capability Pointer字段存放下一个Capability结构的地址。

1.PMCR寄存器

PMCR寄存器由16位组成，其中所有位和字段都是只读的。该寄存器的主要目的是记录当前PCIe设备的物理属性，系统软件需要从PMCR寄存器中获得当前PCIe设备的信息后，才能对PMCSR寄存器进行修改。该寄存器的结构如图4-16所示，其中PMCR寄存器在Power Management Capability结构的第3～2字节中。

图4-16 Power Management Capabilities寄存器

●Version字段只读，记录Power Management Capability结构的版本号。

●PME Clock位只读，该位没有被PCIe总线使用^[11]，硬件逻辑必须将其接为0。PCI设备可以使用PME#信号通知设备改变电源状态，在PCI总线中，如果PME#信号需要使用时钟（PCI Clock）时，该位为1；否则该位为0。PCI设备改变电源状态时，将PME#信号置为有效，向处理器系统提交请求。系统软件将这个请求处理完毕后，将通知这个PCI设备，之后该PCI设备将PME#信号置为无效。

●RsvdP字段为系统保留字段。

●DSI（Device Specific Initialization）位只读。某些PCIe设备在上电时处于某种工作模式，之后可以通过重新配置运行在其他工作模式中，此时该设备需要使用DSI位表示该设备可以使用自定义的电源工作方式。

●AUX（Auxiliary device）Current字段只读，表示PCIe设备需要使用辅助电源的电流强度。PCIe设备需要使用两种电源，一个是主电源V_cc，另一个是辅助电源V_aux。当PCIe设备进入某种节能状态时，主电源将停止供电，而辅助电源需要继续供电。该字段记录V_aux使用的电流强度，其最大值为375mA，最小值为0，即不使用V_aux。(www.chuimin.cn)

●D2和D1位只读。D2位为1表示PCIe设备支持D2状态；D1位为1表示PCIe设备支持D1状态。PCI PM机制规定PCIe设备可以支持四种状态，分别为D0～D3状态。PCIe设备处于D0状态时的功耗最高，处于D3状态时最低。多数支持电源管理的PCIe设备仅支持D0状态和D3状态，而D1和D2状态可选，有关这四种状态的详细说明见第8.4.1节。

●PME Support字段只读，存放PCIe设备支持的电源状态。第27位为1时，表示PCIe设备处于D0状态时，可以发送PME消息；第28位为1时，表示PCIe设备处于D1状态时，可以发送PME消息；第29位为1时，表示PCIe设备处于D2状态时可以发送PME消息；第30位为1时，表示PCIe设备处于D3_hot状态时可以发送PME消息；第31位为1时，表示PCIe设备处于D3_cold状态时可以发送PME消息。

2.PMCSR寄存器

系统软件可以通过操作PMCSR寄存器，完成PCIe设备电源状态的迁移。该寄存器的结构如图4-17所示。

图4-17 Power Management Status/Control寄存器

●Power State字段可读写，该字段记录PCIe设备所处的状态。“0b00”与D0状态对应；“0b01”与D1状态对应；“0b10”与D2状态对应；“0b11”与D3状态对应。系统软件改变该字段时，PCIe设备将进行电源状态迁移。

●No_Soft_Reset位只读。如果该位为1，PCIe设备从D3_hot状态迁移到D0状态时，并不需要进行内部复位操作，有关PCIe设备配置的现场信息可以由PCIe设备的硬件逻辑保存，此时当设备从D0状态迁移到D3_hot状态时，不需要系统软件的干预，其现场由PCIe设备主动保存；而该位为0时，PCIe设备从D3_hot状态迁移到D0状态时，需要进行复位操作，因此系统软件在通过改变Power State字段使PCIe设备从D0状态迁移到D3_hot状态之前，需要保存PCIe设备的相关上下文，当PCIe设备从D3_hot状态迁移到D0状态时，再进行上下文的恢复操作。

●PME Enable位，可读写。该位为1时，PCIe设备可以发送PME消息；如果为0，不可以发出PME消息。当PCIe设备处于D3_cold状态不能发送PME消息时，该位由系统软件设为0。支持远程唤醒模式的网卡需要将此位使能。

●Data Select字段可读写，而Data Scale字段和Data字段只读。系统软件通过这组字段，读取PCIe设备处于不同状态时的功耗。首先系统软件置Data Select字段为0～7之间的数值，其中0和4与D0状态对应，1和5与D1状态对应，2和6与D2状态对应，3和7与D3状态对应；之后系统软件读取Data Select和Data字段并以此计算在不同状态下PCIe设备的功耗。其中Data Scale字段记录精度，为0时表示该PCIe设备不支持这组字段^[12]；为1时表示Data字段的数据需要乘以0.1后，才能到得PCIe设备的功耗，其单位为W；为2时表示Data字段的数据需要乘以0.01；为3时表示Data字段的数据需要乘以0.001。

●PME Status位，该位只读且写1清除，对此位写0无意义。该位为1时表示PCIe设备可以正常发送PME消息，系统软件对此位写1时，将该位清除。该位由硬件逻辑控制，系统软件仅能清除该位，而不能将该位置1。

●PCIe总线没有实现B2/B3Support和Bus Power/Clock Control Enable位。在PCI总线中，Bus Power/Clock Control Enable位为1时使能PCI总线的电源和时钟管理，为0时表示关闭；当Bus Power/Clock Control Enable位为1时，B2/B3Support位才有意义，B2/B3 Support位为1时表示，当PCI桥片处于D3_hot状态时，这个桥片将停止为Secondary PCI总线提供时钟；为0时表示，当PCI桥片处于D3_hot状态时，将停止为Secondary PCI总线提供电源。