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L0状态和设备进入低功耗模式之间的关系

2023-10-20 理论教育版权反馈

【摘要】：此时PCIe设备可以通过PCIe链路，发送和接收TLP、DLLP和PLP，此时LinkUp状态位为1，而数据链路层处于DL_Active状态。RC、EP和Switch进入L0s状态的“空闲”条件并不相同。Switch所有下游端口的接收链路处于L0s状态。如果PCIe设备的接收逻辑RX从任意Lane中收到1个或者2个EIOS序列后，该设备将进入到L1或者L2状态。这正是PCIe设备处于L2状态时使用的功耗低于L1状态的原因，同时也是从L2状态进入L0状态，更加耗时的原因。

PCIe设备从Configuration、Recovery和L0s状态进入L0状态时，L0状态是PCIe设备的正常工作状态。此时PCIe设备可以通过PCIe链路，发送和接收TLP、DLLP和PLP，此时LinkUp状态位为1，而数据链路层处于DL_Active状态。PCIe设备从L0状态可以进入Re-covery、L0s、L1和L2/L3 Ready状态，本节重点讨论从L0状态进入Recovery、L0s和L1状态的情况。而从L0状态进入Recovery状态的条件见第8.2.4节。

1.进入L0s状态

当PCIe设备发现链路“空闲”时^[53]，可以主动进入L0s状态。RC、EP和Switch进入L0s状态的“空闲”条件并不相同。对于含有多个Function的上游端口，只有所有Function都处于“空闲”状态时，才被认为“空闲”。此处“空闲”的定义与LTSSM的Ele ctrical Idle和Logical Idle间没有任何联系。

对于RC或者EP的端口，当以下两个条件同时满足时，当前端口被认为是“空闲”的。

（1）没有准备发送的TLP，或者对端没有提供足够的Credit^[54]。

（2）没有准备发送的DLLP。

对于Switch的上游端口，当以下三个条件同时满足时，发送逻辑TX认为PCIe链路是“空闲”的。

（1）Switch所有下游端口的接收链路处于L0s状态。

（2）没有准备发送的TLP，或者对端没有提供足够的Credit。

（3）没有准备发送的DLLP。

对于Switch的下游端口，当以下三个条件同时满足时，发送逻辑TX认为PCIe链路是“空闲”的。

（1）Switch的所有上游端口的接收链路处于L0s状态。(www.chuimin.cn)

（2）没有准备发送的TLP，或者对端没有提供足够的Credit。

（3）没有准备发送的DLLP。

值得注意的是，一个接收端或者发送端的发送逻辑TX和接收逻辑RX在同一时刻，可能处于不同的LTSSM状态，一个处于L0，而另一个处于L0s。

2.进入L1状态和L2状态

PCIe设备可以通过上层软件，将链路状态从L0状态迁移到L1或者L2状态。当PCIe设备进入D1～D3状态时，其上游链路将进入L1状态；而进入D3_Cold状态时，其上游链路将进入L2状态。D1～D3和D3_Cold状态的详细说明见第8.4.1节。而PCIe链路的两端设备需要同时进入L1或者L2状态。

首先两端设备的发送逻辑TX分别向对端发送EIOS序列，随后发送逻辑TX进入Elec-trical Idle状态。如果PCIe设备的接收逻辑RX从任意Lane中收到1个或者2个EIOS序列后，该设备将进入到L1或者L2状态。当PCIe链路工作在2.5GT/s时，需要发送1个EIOS序列；如果工作在5GT/s时，需要发送2个EIOS序列。

值得注意的是，PCIe设备处于L1状态和L2状态时，D+和D-信号输出的DC共模电压并不相同。处于L1状态时，PCIe设备的发送逻辑TX仍然需要维持一个相对较低的DC共模电压，其伏值比其处于L0状态时低VTX-CM-DC-ACTIVE-IDLE-DELTA（最小值为0，最大值为100mv），如公式8-1所示。

|V_{TX-CM-CD[DuringL0]}-V_{TX-CM-Idle-DC[During Electrical Idle]}|≤100mV （8-1）

而PCIe设备在L2状态时，其发送逻辑TX并没有这种限制，而且其发送逻辑和接收逻辑基本处于下电状态。这正是PCIe设备处于L2状态时使用的功耗低于L1状态的原因，同时也是从L2状态进入L0状态，更加耗时的原因。

如果PCIe设备支持Beacon机制，那么处于L2状态时，PCIe设备的发送逻辑TX能够发送Beacon信号，而接收逻辑RX能够检测Beacon信号^[55]。Beacon机制是一种唤醒机制。当PCIe设备处于L2状态时，可以使用该机制唤醒。