PCIe 复位：Clod resetwarm resetHot resetFunction level reset

Posted 2022-12-02 yijingjing17

       PCIe总线规定了两个复位方式：conventional Reset和FLR（FunctionLevel Reset），而Conventional Reset由进一步分为两大类：Fundamental Reset和Non-Fundamental Reset。Fundamental Reset方式包括Cold和Warm Reset方式，可以将PCIe将设备中的绝大多数内部寄存器和内部状态都恢复成初始值；而Non-FundamentalReset方式为Hot Reset方式。

1.1   传统复位方式(conventional)

传统的复位方式分为Cold、Warm和Hot Reset。PCIe设备可以根据当前的设备的运行状态选择合适的复位方式，PCIe总线提供多种复位方式的主要原因是减小PCIe设备的复位延时。其中传统复位方式的延时大于FLR方式。使用传统复位方式时，Cold  Reset使用的时间最长，而Hot  Reset使用的时间最短。

1.2   Cold Reset

当一个PCIe设备的Vcc电源上电后，处理器系统将置该设备的PERST#信号为有效，此时将引发PCIe设备的复位方式，这种方式属于Fundamental Reset。PCIe设备进行Clod Reset时，所有使用Vcc进行供电的寄存器和PCIe端口逻辑将无条件进入初始状态。但是使用这种方式依然无法复用使用Vaux(备用电源)供电的寄存器和逻辑，这些寄存器和逻辑只能在处理器完全掉电时彻底复位。

1.3   Warm Reset

在PCIe的设备完成上电后，也可能重新进行Fundamental Reset，这种复位方式也被称为Warm Reset。PCIe并没有定义WarmReset的具体实现方式。

1.4   Hot Reset

当PCIe设备出现某种异常时，可以使用软件手段对该设备进行复位。如系统软件将Bridge Control Register 的Secondary Bus Reset位置为1，该桥片将secondary总线上的PCI/PCIe设备进行Hot Reset。CPIe总线将通过TS1和TS2序列对下游设备进行Hot Reset。

在TS1和TS2序列中包含一个Hot Reset位。当下游设备收到一个TS1和TS2序列，而且Hot Reset位为1时，下游设备将使用HotReset方式进行复位操作。

    HotReset方式并不属于FundamentalReset。PCIe设备进行Hot Reset方式时，也可以将PCIe设备的多数寄存器和状态恢复为初始值。

同时，在PCIe总线中，如果需要对链路的Link Width进行改变时，也将会用到Hot Reset。具体的流程如下：

1. Ensurethe Link is in the L0 LTSSM state

2. Program the 6-bit “Link Mode Enable” field of the “Port LinkControl Register” on page 732. This isusedby the LTSSM in DETECT

3. Programthe 9-bit “Predetermined Number of Lanes” field of the “Gen2 Control Register” on

page 771. Thisindicates to the LTSSM, the number of lanes to check for exiting from L2.IDLE or

POLLING.ACTIVE

4. Trigger aHot Reset, by setting the Secondary Bus Reset bit in the RC Bridge ControlRegister (of the Type 1 PCI Configuration Space Header) to 1

5. Wait for2 mS. The core’s LTSSM will transition from L0 -> RCVRY -> HOTRESET

6. Clear theSecondary Bus Reset bit. The core’s LTSSM will transition from HOTRESET -> DETECT

1.5   FLR（Function Level Reset）

      除了传统的复位方式之外，PCIe总线还提供了FLR方式。系统软件通过填写某些寄存器，如synosys 的PCIe的IP是可以PCIeExpress Capability 的Device Control Register的第16bit完成FLR。支持FLR方式的PCIe设备需要在其BAR空间中提供一个寄存器，当系统软件对该寄存器的Function LevelReset位写1时，PCIe设备将使用FLR方式复位PCIe设备的内部逻辑。FLR方式对PCIe设备是可选的。

       在一个大规模的并行处理系统中，系统软件使用分区的概念管理所以硬件资源，包括处理器资源和所以IO资源，这些IO资源中通常会包含PCIe设备。在这种处理器系统中，任务在指定的分区中运行，当这个任务执行完毕后，系统软件需要调整硬件资源的分区。此时受到影响的PCIe设备需要使用FLR方式复位内部的逻辑，以免造成对新的分区的资源污染，并保护之前任务的结果。

当PCIe设备使用FLR方式进行复位时，有些与PCIe链路相关的状态和寄存器并不会被复位：

Ø  Sticky Registers。与传统的复位方式相同，FLR方式不能复位这些寄存器，但是系统软件对部分Sticky Registers进行修改。当Vaux(备用电源)被移除后，这些寄存器中的保存的数据才会丢失。

Ø  HwIint类型的寄存器。在PCIe设备中，有效配置寄存器的属性为HwIint，这些寄存器的值由芯片的配置引脚决定，后者上电复位后从EEPROM中获取。Cold和Warm Reset可以复位这些寄存器，然后从EEPROM中从新获取数据，但是使用FLR方式不能复位这些寄存器。

Ø  此外，还有一些特殊的配置寄存器不能被FLR方式复位，如Max_Payload_Size、RCB和一些与电源管理、流量控制和链路控制直接相关的寄存器。

Ø  FLR方式不会影响LTSSM状态机。

以上内容大部分为王齐老师《PCI Express 体系结构导读》中摘录。