PCIE---TLP报文格式及字段处理

TLP报文格式类型及字段处理以下均基于PCIExpress®2.0BaseSpecification--Revision0.9本文例子均以PCIeRootPort通过PCIeEndPoint访问其挂载的Memory为例，如PCIeEP的RX方向为接收RP端对Memory的读写请求，TX方向为返回完成报文。1.TLP报文格式通用的TLP报文格式如下图所示：其中Header部分是必须的，Data部分不是必须的，其长度最大可以为1024DW，最小为0，即不带数据的TLP报文，TLPDigest也不是必须的，至于Data和TLPDigest是否需要由Header部分决定。2.GenericTLPHeaderTLP报文的Header部分Byte0~3是通用的，其他字节可能与TLP报文的类型相关。通用TLPHeader部分字段定义如下：下面详细介绍功能及字段处理。2.1FmtFmt[1:0]CorrespondingTLPFormat00b3DWheader，nodata01b4DWheader，nodata10b3DWheader，withdata11b4DWheader，withdata此字段确定：Header的大小是3DW还是4DW，如果为4DW，则请求地址则为64bit，否则为32bit；TLP报文是否包含数据；具体见上表。字段处理，Fmt和Type字段联合进行处理确定当前TLP的总线事务，具体见Type字段。2.2Type这里只介绍几种常用的Memory读写请求的TLP报文类型，其他可参考PCIE标准。TLPTypeFmt[1:0]Type[4:0]DescriptionMRd0000000存储器读请求；TLPHeader为3DW或4DW，不带数据01MWr1000000存储器写请求；TLPHeader为3DW或4DW，带数据11Cpl0001010完成报文；TLPHeader为3DW，不带数据；包括存储器，配置和IO写完成CplD1001010完成报文；TLPHeader为3DW，带数据；包括存储器，配置和IO读完成字段处理：Rx方向：解析报文时，首先解析Fmt[1]和Type[4:0]，如果Type[4:0]=5’h0，再根据Fmt[1]来获取读写请求，0代表读请求，1代表写请求。assignrx_rdreq_n=((Fmt_Type[6]==1'b0)&(Fmt_Type[4:0]==5'b00000))?1'b1:1'b0;assignrx_wrreq_n=((Fmt_Type[6]==1'b1)&(Fmt_Type[4:0]==5'b00000))?1'b1:1'b0;Tx方向：为返回完成报文；assignFmt_Type=8'h4a;2.3TCTC字段表示当前TLP的传送类型，PCIe总线共规定8种传输类型TC0~TC7，一般仅仅使用默认值TC0，这里不过多介绍TC相关内容。字段处理：Rx方向：不需要解析此字段；TX方向：assignTC=3’h0;2.4TD、EP、ATTD位表示TLP中的TLPDigest是否有效，1为有效，0为无效。EP位表示当前TLP中的数据是否有效，1表示无效，0表示有效。AT字段与PCIe总线的地址转换相关，只有在支持IOMMU技术的处理器系统中，才使用这个字段，因此此位保留。字段处理：Rx方向：EP、TD、AT均不需要解析此字段；TX方向：assignTD=1’b0;assignEP=1’b0;AT字段保留；2.5AttrbitTypeDescriptionOrderingTypeOrderingModel1OrderingAttributes0DefaultOrderingPCI强序模型1RelaxedOrderingPCI-XRelaxedOrdering模型0NoSnoopAttributesCacheCoherencyManagementTypeCoherencyModel0Default硬件强制执行cache共享一致性处理1NoSnoop硬件不强制执行cache共享一致性处理字段处理：1.Rx方向：Attr不需要解析此字段；2.TX方向：assignAttr=2'h0;2.6Length对于RP的读请求，无DataPayload，Length字段表示需要从目标设备EP的数据区读取的数据长度；对于写请求，则表示当前报文DataPayload长度。Length[9:0]TLPDataPayloadSize0000000001b1DW0000000002b2DW…………1111111111b1023DW0000000000b1024DW字段处理：1.Rx方向：读请求：需要将Length保存下来，然后送给TX方向返回完成报文的使用；assignrx_hold_length=length;写请求：设置一计数器，每个时钟周期都去进行一次写操作，每当写一次，计数器减1，读地址加1，直到计数器为0，写使能变为0。2.TX方向：返回读请求的完成报文：将之前读请求TLP报文中的length赋值到完成报文中的length字段；assigntx_length=rx_hold_length;并设置一计数器，每个时钟周期都去进行一次读操作，每当读一次，计数器减1，读地址加8，直到计数器为0，读使能变为0。3.MRd/MWrHeader下面为Memory读写请求TLP报文的格式，请求地址为64bit和32bit。3.1RequesterID、TAGRequesterID字段包含生成这个TLP报文的PCIe设备的BusNumber、DeviceNumber、FunctionNumber。字段处理：对于Memory读请求TLP，需要将此字段保存，以供返回完成报文使用；assignrx_hold_reqid=rx_reqid;assignrx_hold_tag=rx_tag;对于Memory写请求TLP，不需要完成报文作为应答，因此，此字段可以不用解析；3.2LastDWBE、FirstDWBE3.3Address[31:2]字段处理：1.Rx方向：2.TX方向：4.CPL/CPLDHeader4.1RequesterID、TAG当PCIe设备收到存储器读TLP时，首先保存这些报文的RequesterID、TAG，之后当该身背准备好完成报文后，将完成报文的RequesterID、TAG字段赋值为之前保存的RequesterID、TAG。字段处理：赋值为之前保存的RX方向的RequesterID、TAG；assigntx_reqid=rx_hold_reqid;assigntx_tag=rx_hold_tag;4.2CompleterID与RequesterID字段类似，该字段存放发送完成报文的PCIe设备的ID号，即为EP的设备ID。4.3Status、BCMStatus字段保存当前完成报文的完成状态。Status[2:0]Description0b000SC，正常结束0b001UR，不支持的数据请求0b010CRS，要求数据请求方进行重试0b100CA，数据夭折其他保留字段处理：此字段赋值为3’d0，正常结束。BCM字段由PCI-X设备设置。字段处理：保留，设为0；4.4Bytecount若只有一个读完成包被返回，则本字段是该包数据返回读数据的总字节数；若由多个完成包组成的完成序列被返回，则各完成包中本字段表示要读的剩余字节数，包括当前完成包中数据字节加上后续所有完成包中的数据字节。字段处理：我们只使用一个完成包返回完成报文，因此，此字段即为length大小。assignbytecnt={tx_length,2'h0};注：length单位为DW，而bytecnt单位为Byte，因此，1DW=4Byte，则需要tx_length左移两位。4.5LowerAddress完成包读数据中第一个被使能字节所对应的地址的低7位。