系統(tǒng)復(fù)位(Reset)

在PCIe Spec中，Reset總共分為兩類：Conventional Reset和Function Level Reset.

1. Conventional Reset

從字面上來講，Conventional Reset是傳統(tǒng)的Reset方式。這一類Reset功能是在PCIe Spec 2.0之前的Spec中定義的，所以稱為傳統(tǒng)的Reset。PCIe設(shè)備必須要支持這一類Reset。

Convential Resets包含了三種Resets: Cold Reset，Warm Reset 和 Hot Reset.

另外，還有一個(gè)概念: Cold Reset和Warm Reset又被稱為Fundamental Reset, Hot Reset被稱為Non-Fundamental Reset.

什么是Fundamental Reset呢？

這是PCIe最基本的復(fù)位方式，主要通過硬件實(shí)現(xiàn)，效果是重置整個(gè)設(shè)備，對(duì)每個(gè)狀態(tài)機(jī)、所有硬件邏輯、端口狀態(tài)和配置寄存器重新初始化。

但是，也會(huì)有例外的情況：在某些寄存器中的字段只有在全部電源(包括VCC電源和Vaux備用電源)切斷的情況下才會(huì)被重置。PCIe Spec給這些固執(zhí)的字段起了個(gè)外號(hào)"Sticky Bits".

一般來說，F(xiàn)undamental Reset是針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)做Reset，但是有時(shí)也可以針對(duì)某個(gè)單一設(shè)備進(jìn)行重置。

在這里說明一下Fundamental Reset中的Cold Reset和Warm Reset。

• Cold Reset : 設(shè)備的主電源VCC上電時(shí)，就會(huì)觸發(fā)Cold Reset。
• Warm Reset : 在VCC不斷電的情況下，系統(tǒng)可以觸發(fā)Warm Reset。比如，電源狀態(tài)的變化就會(huì)觸發(fā)Warm Reset. 不過，PCIe Spec并沒有定義觸發(fā)Warm Reset的具體方式，這部分可以有系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員自行決定。

另外，在PCIe Spec中，規(guī)定了兩種觸發(fā)Fundamental Reset方式。

• 一是通過PERST#(PCIe Reset)信號(hào)控制。
• 二是在沒喲PERST#信號(hào)的情況下，通過Power on/off的方式實(shí)現(xiàn)。

舉個(gè)例子，看看PERST#是如何生成的。

1. 系統(tǒng)上電穩(wěn)定后，有POWERGOOD信號(hào)產(chǎn)生(下圖紅色框所示)。
2. 當(dāng)系統(tǒng)的南橋芯片(也就是圖中的IO控制器ICH)收到POWERGOOD信號(hào)后，就會(huì)產(chǎn)生PERST#信號(hào)(下圖綠色部分)，此時(shí)會(huì)引起Cold Reset。
3. 如果系統(tǒng)可以通過非上電的方式觸發(fā)PERST#信號(hào)，此時(shí)會(huì)引起Warm Reset。

明白了Fundamental Reset，那Non-Fundamental Reset中的Hot Reset又是什么呢？

與Fundatmental Reset相反，Hot Reset是一種軟件控制的復(fù)位方式。PCIe設(shè)備出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，通常情況下用軟件的方式對(duì)設(shè)備重置。軟件可以通過在Bridge control中設(shè)置Secondary Bus Reset bit來觸發(fā)Hot Reset.

另外，在PCIe總線中，通過發(fā)送TS1序列，并且在TS1序列中設(shè)置Hot Reset bit來對(duì)下游設(shè)備進(jìn)行Hot Reset(如下圖紅色框).

在這個(gè)過程中，發(fā)送端會(huì)持續(xù)發(fā)送TS1序列至2ms, 接收端在接到2個(gè)連續(xù)的TS1序列之后進(jìn)行Hot Reset.

同樣，舉個(gè)例子說明一下Hot Reset:

1. 系統(tǒng)通過軟件對(duì)Switch A左邊端口的Secondary Bus Reset bit置為1(下圖紅色框)，觸發(fā)了Hot Reset.
2. 之后通過發(fā)送TS1序列對(duì)PCIe鏈路中的下游設(shè)備觸發(fā)Hot Reset(下圖黑色箭頭).

2. Function Level Reset

在傳統(tǒng)復(fù)位方式的基礎(chǔ)上，PCIe Sepc 2.0以后開始增加了新的復(fù)位方式FLR(Function Level Reset)。前面講到的傳統(tǒng)復(fù)位方式(Cold Reset, Warm Reset, Hot Reset)均屬于全局復(fù)位方式，而FLR的優(yōu)勢則是對(duì)局部復(fù)位。

在PCIe協(xié)議中，一個(gè)PCIe設(shè)備可能包含多個(gè)功能模塊(Function)，每個(gè)功能模塊相互對(duì)立，共用一個(gè)PCIe link。其中，某個(gè)功能模塊出問題時(shí)，雖然可以采用傳統(tǒng)復(fù)位方式對(duì)整個(gè)PCIe設(shè)備復(fù)位，但這個(gè)顯然不友好，因?yàn)槠渌δ苣K可能正在埋頭苦干。這就好比如，在一個(gè)團(tuán)體中，一個(gè)人犯錯(cuò)了，要團(tuán)隊(duì)所有人一起承擔(dān)，這個(gè)肯定會(huì)影響團(tuán)結(jié)呀。

所以，PCIe深得管理學(xué)的精髓，為了不影響團(tuán)結(jié)，F(xiàn)LR允許只對(duì)其中出錯(cuò)的功能模塊(Function)進(jìn)行重置，其他功能模塊正常工作。

不過，F(xiàn)LR復(fù)位方式對(duì)PCIe設(shè)備并不是必須的，在對(duì)PCIe設(shè)備使用FLR復(fù)位之前必須先檢查是否支持FLR。這部分可以查看Device Capabilities Register是否將Funcion-Level Reset Capability bit置起。

如果PCIe設(shè)備支持FLR，那么就可以通過設(shè)置Device Control Register中的Function-Level Reset bit觸發(fā)FLR復(fù)位咯~

觸發(fā)FLR之后，PCIe鏈路中都有哪些變化呢？

我們前面提到了，F(xiàn)LR是一個(gè)局部復(fù)位方式，只對(duì)出問題的那個(gè)Function起作用。所以說， FLR只會(huì)改變當(dāng)下Function內(nèi)部的狀態(tài)和寄存器的內(nèi)容 。以下幾個(gè)方面不會(huì)被影響：

• 執(zhí)行FLR的Function所在的PCIe鏈路狀態(tài)不會(huì)改變，因?yàn)槠渌鸉unction也在共用整條PCIe鏈路；
• Sticky Bits . 傳統(tǒng)復(fù)位方式也無法改變Sticky bits, 除非完全斷電。
• HwInit Bits . HwInit bits是硬件初始化的內(nèi)容，這些值由芯片的配置引腳決定，后者上電復(fù)位后從EEPROM中獲取。Cold和Warm Reset可以復(fù)位這些寄存器，然后從EEPROM中從新獲取數(shù)據(jù)，但是使用FLR方式不能復(fù)位這些寄存器。
• 與Link相關(guān)的寄存器 。比如ASPM，F(xiàn)low control等相應(yīng)的寄存器。

另外，PCIe Sepc規(guī)定，某個(gè)Function的FLR必須在100ms之后完成。所以，PCIe Spec寫了一封倡議書給要使用FLR復(fù)位方式的"人們"-軟件：

為了創(chuàng)造一個(gè)溫馨的FLR工作環(huán)境，請(qǐng)做到以下幾點(diǎn)：

• 在FLR工作期間，請(qǐng)不要訪問對(duì)應(yīng)的Function；
• 清除所有的Command Register；
• 通過Polling Device Status Register中的Transaction Pending bit來確保之前請(qǐng)求的Compeletion報(bào)文已完成，或者確保后續(xù)不會(huì)再發(fā)送Compeletion報(bào)文。
• 觸發(fā)FLR之后，請(qǐng)耐心等待至少100ms;
• 初始化Function的配置寄存器，讓其正常工作。

在FLR執(zhí)行的過程中，如果收到TLP或者Compeletions都會(huì)被默默的丟棄，而不會(huì)向系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)。

舉個(gè)栗子，看看FLR執(zhí)行過程，

1. 如下圖，這個(gè)PCIe設(shè)備中有兩個(gè)功能模塊：Function 0和Function 5. 此時(shí)，兩個(gè)Functions依舊是互不干擾，認(rèn)真工作，傳輸TLPs.

2. 之后，F(xiàn)unction 5出了一些問題，需要做FLR。FLR之后，F(xiàn)unction5中的之前的TLPs全部被清除。

3. Function 5做FLR，并不影響Function 0，繼續(xù)TLPs傳輸。如下圖，3個(gè)TLPs正常傳輸完畢。