S4.2.4.5 Lane Polarity Inversion-CSDN博客

一 本章节主讲知识点

1.1 Polarity Inversion 极性反转

1.2 Lane Reversal 通道翻转

二 本章节原文翻译

2.1 极性反转

原文摘录

PCIe 协议规定必须支持该特性。该特性的目标也是为了简化 PCB 的布线。每个 lane 都包含一组发送Tx和接收Rx而 Tx 和 Rx 分别包含两根差分信号线D+ 和 D-。Polarity Inversion 的作用就是把某个设备的 D+ 变成 D-D- 变成 D+。

开启 Polarity Inversion 之后的效果如下图所示

为了实现D+和D-正负极检测接收逻辑Rx需要查看接收到的TS1或TS2中的Symbol 6到15如果在TS1中接收到的是D21.5而不是D10.2或者在TS2中接收到的是D26.5而不是D5.2那么该Lane的极性就被反转了必须被纠正。 

我们可以理解发送D+和接收D+具有约定一致的模拟电路电气特性发送D-和接收D-也具有约定一致的模拟电路电气特性。如果不按照D+对接D+ 那么接收数据将会错误。

 2.2 通道翻转

对于包含多个 lane 的设备都是从 lane 0 开始顺序编号。一般情况下两个 PCIe 设备相连时都是 lane 0 接 lane 0lane 1 接 lane 1以此类推。但是有些场景中为了简化 PCB 的布线需要从逻辑上反转 lane 的编号从而避免在 PCB 交错布线。只要一个设备支持 Lane Reversal 就可以。首先一个设备在内部反转 lane 的编号然后在链路训练时会检测到 lane 编号被反转。鉴于 Lane Reversal 并不是 PCIe 协议规定必须支持的特性所以硬件设计人员在设计板级电路时需要确认 PCIe 发送设备或者接收设备的其中一个支持 Lane Reversal 特性之后才能按照非交错方式布线。

下图展示了 Lane Reversal 的效果

 

 

三 本章节关联知识点

3.1 差分信号

由于PCI-E传输的信号是差分信号所以这里有必要讲解一下差分线的定义

相位信号和单端信号对比传统的单端信号通过相对于地线的电势差的高低来传递所以只需要一根地线就可以传递几路信号只需要相应数量的信号线就可以了而差分信号使用一根公共地线电势为0传输一路信号时需要两根信号线一根相对于地线的电压是正的电势为正另一根电压为负的电势为负绝对值相同相位相差180度用两根信号线的电势差高低来传递信号只不过传递两个信号假如一根信号线为3.3V另一根信号线就是-3.3V地线是0。这种看似浪费线的传输方式其实有很多优势第一因为地线是可以控制的所以不会因为线长带来的压降而导致地线的差异进而可以降低传输的电压来降低功耗早期的AGP 2X的工作电压高达5V而现在的PCI-E已经低于1.5V了第二因为电磁干扰对差分信号两根信号线的影响几乎相同即使有干扰高电势依然相对于低电势高而单端信号则可能因为干扰而将低电势变成高电势导致传输错误因此差分信号抗干扰性强。现在大多数高速串行接口都采用了差分信号比如USB3.0/3.1、PCI-E、HDMI、以太网等。
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四 本章节存疑问题

2.1 222

五 总结