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RK3588平臺驅動調(diào)試篇 [ PCIE篇 ] - PCIE的開發(fā)指南

1、PCIE接口概述

PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）是一種用于連接計算機內(nèi)部組件的高速接口標準。以下是關于PCIe接口的簡要介紹：

高速傳輸： PCIe接口提供了高速的數(shù)據(jù)傳輸通道，可用于連接各種硬件設備，如圖形卡、存儲設備、網(wǎng)絡適配器等。它的速度通常以每秒傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)（例如PCIe x1、x4、x8、x16等）來表示，每個通道的帶寬可以根據(jù)需要擴展。

點對點連接： PCIe采用點對點連接的架構，這意味著每個設備都直接連接到主板上的PCIe插槽，而不需要與其他設備共享帶寬。這有助于減少延遲并提高性能。

熱插拔支持： PCIe接口支持熱插拔，允許用戶在計算機運行時添加或移除PCIe設備，而不需要重新啟動計算機。

廣泛應用： PCIe接口廣泛用于連接圖形卡、固態(tài)硬盤（SSD）、擴展卡、網(wǎng)絡適配器和其他高性能設備。這使得計算機用戶可以根據(jù)需要擴展和升級系統(tǒng)的性能和功能。

PCIe接口是一種計算機硬件連接標準，它提供了高速、高性能的數(shù)據(jù)傳輸通道，支持多種設備的連接。

2、傳輸速率簡介

PCIe 分類、速度，按lane的個數(shù)分有 x1 x2 x4 x8 x16 （最大可支持32個通道），按代來分有 gen1 gen2 gen3 gen4

PCIe gen1 和 PCIe gen2 采用的編解碼方式是 8b/10b，PCIe gen3 和之后的采用的是 128b/130b 的編碼方式。

8b/10b 意思是說，當我們要傳輸8b的數(shù)據(jù)時，實際在通道上傳輸?shù)氖?0b的數(shù)據(jù)，解碼的時候，我們希望得到的是8b的有效數(shù)據(jù)。這樣，相當于有效的帶寬是實際帶寬的 80%。

同理128b/130b，是傳輸128bit數(shù)據(jù)實際線路中傳輸?shù)氖?30bit數(shù)據(jù)。

速率圖中的單位間的關系：

傳輸速率單位 GT/s，表示千兆傳輸/秒，是實際每秒傳輸?shù)奈粩?shù)，他不包括額外吞吐量的開銷位。

兩個例子：

PCIe gen1 x1 傳輸速率 2.5GT/s = 2500MT/s = ( 2500 / 10 ) MB/s

PCIe gen3 x1 傳輸速率 8GT/s = 8000MT/s = ( 8000 / 130 ) x ( 128/8 ) MB/s= 984.6153... MB/s

PCIe 可?帶寬：吞吐量 = 傳輸速率 * 編碼?案

例如：PCIe 2.0 協(xié)議的每?條 Lane ?持58 / 10 = 4 Gbps = 500 MB/s 的速率，Pcie 2.0 x 8的通道為例，x8的可?帶寬為 48 = 32 Gbps = 4 GB/s。

3、芯片PCIE資源

3.1 硬件介紹

RK3588共有5個PCIe的控制器，硬件IP是?樣的，配置不?樣，其中?個4Lane DM模式可以?持作為EP使?，另外?個2Lane和3個1Lane控制器均只能作為RC使?。RK3588有兩種PCIe PHY，其中?種為pcie3.0PHY，含2個Port共4個Lane，另?種是pcie2.0的PHY有3個，每個都是2.0 1Lane，跟SATA和USB combo使?。pcie3.0 PHY的4Lane可以根據(jù)實際需求拆分使?，拆分后需要合理配置對應的控制器。

3.2 kernel dts解析之PCIe

控制器在DTS對應節(jié)點名稱：

資源	模式	dts節(jié)點	可用phy	內(nèi)部DMA
PCIe Gen3 x 4lane	RC/EP	pcie3x4: pcie@fe150000	pcie30phy	是
PCIe Gen3 x 2lane	RC only	pcie3x2: pcie@fe160000	pcie30phy	否
PCIe Gen3 x 1lane	RC only	pcie2x1l0: pcie@fe170000	pcie30phy, combphy1_ps	否
PCIe Gen3 x 1lane	RC only	pcie2x1l1: pcie@fe180000	pcie30phy, combphy2_psu	否
PCIe Gen3 x 1lane	RC only	pcie2x1l2: pcie@fe190000	combphy0_ps	否

在kernel/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3588.dtsi下有具體描述

使用限制

pcie30phy拆分后，pcie30x4控制器，?作于2Lane模式時只能固定配合pcie30phy的port0，?作于 1Lane模式時，只能固定配合pcie30phy的port0lane0；

pcie30phy拆分后，pcie30x2控制器，?作于2Lane模式時只能固定配合pcie30phy的port1，?作于 1Lane模式時，只能固定配合pcie30phy的port1lane0；

pcie30phy拆分為4個1Lane，pcie3phy的port0lane1只能固定配合pcie2x1l0控制器，pcie3phy的 port1lane1只能固定配合pcie2x1l1控制器;

pcie30x4控制器?作于EP模式，可以使?4Lane模式，或者2Lane模式使?pcie30phy的port0， pcie30phy的port1中2lane可以作為RC配合其他控制器使?。默認使?common clock作為reference clock時，?法實現(xiàn)pcie30phy port0的lane0?作于EP模式，lane1?作于RC模式配合其他控制器使 ?，因為Port0的兩個lane是共??個輸?的reference clock，RC和EP同時使?clock可能會有沖突。

RK3588 pcie30phy 如果只使?其中?個port，另?個port也需要供電，refclk等其他信號可接地。

4、PCIe 使用配置

4.1 簡介

Armsom-W3開發(fā)板上有 1 個 PCIe3.0 x 4 接口和一個PCIe2.0接口，如圖

可以插入對應模組使用, 如圖：

4.2 硬件設計

PCIe3.0 x 4 接口：

PCIe 2.0接口：

4.3 軟件配置

一般根據(jù)原理圖在 DTS 中配置供電引腳、復位引腳，選擇正確的 pcie 控制器節(jié)點和 PHY 節(jié)點使能就可以。

在kernel/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3588-armsom-w3.dts中配置如下：

/ {
	vcc12v_dcin: vcc12v-dcin {
		compatible = "regulator-fixed";
		regulator-name = "vcc12v_dcin";
		regulator-always-on;
		regulator-boot-on;
		regulator-min-microvolt = ;
		regulator-max-microvolt = ;
	};

	vcc5v0_sys: vcc5v0-sys {
		compatible = "regulator-fixed";
		regulator-name = "vcc5v0_sys";
		regulator-always-on;
		regulator-boot-on;
		regulator-min-microvolt = ;
		regulator-max-microvolt = ;
		vin-supply = ;
	};

	vcc3v3_pcie2x1l0: vcc3v3-pcie2x1l0 {
		compatible = "regulator-fixed";
		regulator-name = "vcc3v3_pcie2x1l0";
		regulator-min-microvolt = ;
		regulator-max-microvolt = ;
		enable-active-high;
		regulator-boot-on;
		regulator-always-on;
		gpios = ;
		startup-delay-us = ;
		vin-supply = ;
	};

	vcc3v3_pcie30: vcc3v3-pcie30 {
		compatible = "regulator-fixed";
		regulator-name = "vcc3v3_pcie30";
		regulator-min-microvolt = ;
		regulator-max-microvolt = ;
		enable-active-high;
		gpios = ;
		startup-delay-us = ;
		vin-supply = ;
	};

}

&pcie2x1l0 {
	reset-gpios = ;
	vpcie3v3-supply = ;
	status = "okay";
};

&combphy1_ps {
	status = "okay";
};

&pcie30phy {
	rockchip,pcie30-phymode = ;
	status = "okay";
};

&pcie3x4 {
	reset-gpios = ;
	vpcie3v3-supply = ;
	status = "okay";
};

pcie30phy、combphy1_ps：PHY 節(jié)點

pcie3x4、pcie2x1l0：pcie3x4 控制器節(jié)點

reset-gpios：復位引腳屬性

vcc3v3_pcie2x1l0、vcc3v3_pcie30：供電引腳節(jié)點

4.4 其他PCIE配置的實例

RK3588的控制器和PHY較多，按配置要點進?配置即可，這?還有?個典型范例供參考：

4.4.1 ?例1 pcie3.0phy拆分2個2Lane RC, 3個PCIe 2.0 1Lane

/ {
    vcc3v3_pcie30: vcc3v3-pcie30 {
        compatible = "regulator-fixed";
        regulator-name = "vcc3v3_pcie30";
        regulator-min-microvolt = ;
        regulator-max-microvolt = ;
        enable-active-high;
        gpios = ;
        startup-delay-us = ;
        vin-supply = ;
    };
}；

&combphy0_ps {
	status = "okay";
};
&combphy1_ps {
	status = "okay";
};
&combphy2_psu {
	status = "okay";
};
&pcie2x1l0 {
    phys = ;
    reset-gpios = ;
    vpcie3v3-supply = ;
    status = "okay";
};
&pcie2x1l1 {
    phys = ;
    reset-gpios = ;
    vpcie3v3-supply = ;
    status = "okay";
};
&pcie2x1l2 {
    reset-gpios = ;
    vpcie3v3-supply = ;
    status = "okay";
};
&pcie30phy {
	/*pcie30phy的組合使?模式:
    PHY_MODE_PCIE_NANBNB  /* P1:PCIe3x2 + P0:PCIe3x2 */
    PHY_MODE_PCIE_NANBBI  /* P1:PCIe3x2 + P0:PCIe3x1*2 */
    PHY_MODE_PCIE_NABINB  /* P1:PCIe3x1*2 + P0:PCIe3x2 */
    PHY_MODE_PCIE_NABIBI  /* P1:PCIe3x1*2 + P0:PCIe3x1*2 */
	*/
    rockchip,pcie30-phymode = ;
    status = "okay";
};
&pcie3x2 {
    reset-gpios = ;
    vpcie3v3-supply = ;
    status = "okay";
};
&pcie3x4 {
    num-lanes = ;//拆分為2lan使用
    reset-gpios = ;
    vpcie3v3-supply = ;
    status = "okay";
};

4.4.2 ?例2 pcie3.0phy拆分為4個1Lane, 1個使?PCIe 2.0 1 Lane

/ {
    vcc3v3_pcie30: vcc3v3-pcie30 {
        compatible = "regulator-fixed";
        regulator-name = "vcc3v3_pcie30";
        regulator-min-microvolt = ;
        regulator-max-microvolt = ;
        enable-active-high;
        gpios = ;
        startup-delay-us = ;
        vin-supply = ;
    };
}；
&combphy0_ps {
	status = "okay";
};
&pcie2x1l0 {
    phys = ;
    reset-gpios = ;
    vpcie3v3-supply = ;
    status = "okay";
};
&pcie2x1l1 {
    phys = ;
    reset-gpios = ;
    vpcie3v3-supply = ;
    status = "okay";
};
&pcie2x1l2 {
    reset-gpios = ;
    vpcie3v3-supply = ;
    status = "okay";
};
&pcie30phy {
    rockchip,pcie30-phymode = ;
    status = "okay";
};
&pcie3x2 {
    num-lanes = ;
    reset-gpios = ;
    vpcie3v3-supply = ;
    status = "okay";
};
&pcie3x4 {
    num-lanes = ;
    reset-gpios = ;
    vpcie3v3-supply = ;
    status = "okay";
};

pcie30phy拆分為4個1Lane時，port0lane0固定配合pcie3x4控制器，pcie3phy的port0lane1固定配合pcie2x1l0控制器，port1lane0固定配合pcie3x2控制器，pcie3phy的port1lane1固定配合pcie2x1l1控制器，加上combphy0_ps固定配合pcie2x1l2。

審核編輯黃宇

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