【PCIe】TLP结构与配置空间-编程知识

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- - PCIe TLP结构
  - PCIe配置空间和地址空间

PCIe TLP结构

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TLP 主要由3个部分组成： Header 、数据(可选，取决于具体的TLP 类型 ) 和 ECRC (End to End CRC, 可选)。TLP 都始于发送端的事务层，终于接收端的事务层。

每个 TLP 都有一个 Header 。事务层根据上层请求内容，生成 TLP Header 。Header 包括发送者的相关信息、目标地址(该 TLP 要发给谁)、TLP 类型(诸如前面提到的内存读、内存写)、数据长度(如果有数据的话)等。

ECRC 域为之前的 Header 和数据(如果有的话)生成一个CRC, 在接收端根据收到的 TLP 重新生成 Header 和数据(如果有的话)的CRC, 与收到的 CRC 比较，一样则说明数据在传输过程中没有出错，否则就有错。

TLP Header的公共部分各项内容:

Fmt : Format, 表明该 TLP是否带有数据，Header 是 3 DW 还是4 DW。
Type : TLP 类型，包括内存读、内存写、配置读、配置写、消息和响应等。口 R : Reserved, 等于0。
TC: Traffic Class,TLP也分三六九等，优先级高的先得到服务。TC : 3 bit 说明可以分为0～7这8个等级，TC 默认是0,数字越大，优先级越高。
Attr : Attribute, 属性，前后共三个位。
TH : TLP Processing Hints(处理提示)。
TD : TLP Digest,之前说 ECRC可选，如果这位被设置，则说明该 TLP包含 ECRC, 接收端应该做 CRC校验。
EP: “有毒”的数据，应远离。
AT : Address Type,地址种类。
长度： Payload 数据长度，10位，最大为1024,单位为DW, 所以 TLP最大数据长度是4 KB。该长度总是为DW 的整数倍，如果TLP 的数据不是 DW的整数倍(不是 4 B 的整数倍),则需要用到 Last DW BE和 1st DW BE这两个域。

TLP 格式和类型域编码:

TLP	Fm t域	Type域	说明
Memory Read Request(内存读请求)	000=3 DW,不带数据 001=4 DW,不带数据	00000	内存读不带数据，其Header大小为 3 D W 或 4 D W
Memory Write Request(内存写请求)	010=3 DW,带数据 011=4 DW,带数据	00000	内存写带数据，其Header大小为 3 D W 或 4 D W
Configuration Type 0 Read Request (Type 0配置读请求)	000=3 DW,不带数据	0.0100	读终端的配置，不带数据，Header 总是为3 DW
Configuration Type 0 Write Request (Type 0配置写请求)	010=3 DW,带数据	00100	写终端的配置，带数据，Header总是为3 DW
Configuration Type 1 Read Request (Type 1配置读请求)	000=3 DW,不带数据	00101	读交换机的配置，不带数据，Header 总是为3 DW
Configuration Type 1 Write Request (Type 1配置写请求)	010=3 DW,带数据	00101	写交换机的配置，带数据，Header 总是为3 DW
Message Request(消息请求)	001=4 DW,不带数据	1 0rrr	消息的Header总是为4 DW
Message Request with Data(带数据的消息请求)	011=4 DW,带数据	1 0rrr	消息的Header总是为4 DW
Completion(响应)	000=3 DW,不带数据	01010	响应的Header总是为3 DW
Completion with Data(带数据的晌应)	010=3 DW,带数据	01010	响应的Header总是为3 DW

PCIe配置空间和地址空间

每个 PCIe 设备都有这样一段空间：主机软件可以通过读取它获得该设备的一些信息也可以通过它来配置该设备。这段空间被称为PCIe 的配置空间。

PCI 或者 PCI-X 时代就有配置空间的概念，当时整个配置空间就是一系列寄存器的集合，由两部分组成：64 B的 Header 和192 B的 Capability(能力)数据结构。进入PCIe时代，PCIe能耐更大，192 B不足以罗列它的绝活。为了保持后向兼容，又不把绝活落下，把整个配置空间由256 B 扩展成4 KB, 前面256 B 保持不变。

配置空间的Header中很重要的是BAR(Base Address Register, 基址寄存器)。终端配置 (Type 0) 最多有6个BAR, 交换机 (Type 1) 只有2个。

CPU 如果想访问某个设备的空间，让RC 去办。例如：如果CPU 想读 PCIe设备的数据，先让RC 通过TLP 把数据从PCle 设备读到主机内存，然后CPU 从主机内存读数据；如果CPU 要往PCle 设备写数据，则先把数据在内存中准备好，然后让RC 通过TLP 将其写人PCle 设备。

具体实现就是上电的时候，系统把 PCle 设备开放的空间(系统软件可见)映射到内存地址空间，CPU 要访问该PCIe 设备空间，只需访问对应的内存地址空间。RC 检查该内存地址，如果发现该内存地址是某个PCle 设备空间的映射，就会触发其产生TLP 去访问对应的PCle 设备，从而实现读或者写PCIe 设备.

设备出厂时，这些空间的大小和属性都写在配置BAR 寄存器里面。上电后，系统软件读取这些BAR, 并分配对应的系统内存地址空间，然后把相应的内存基地址写回BAR 。