Diodes面向节能和关键任务应用的高级PCIe功能

PCI Express®(PCIe®)已成为服务器、存储和网络市场的首选互连设备，其吸引力还延伸到工业自动化、物联网、消费电子设备和汽车电子产品中的主干和I/O应用。为了满足这些领域的用户期望和生态设计要求，PCI特别兴趣小组(PCI-SIG)在连续几代规范中引入了各种节能创新和特性，以提高可靠性、可用性和可维护性(RAS)。

今天的PCIe 3.0交换机支持每通道高达8GT/s的数据速度，结合了充足的带宽和最新的电源管理和RAS特性，以满足移动和嵌入式应用的需求。

降低功耗

随着寻求利用PCIe属性的便携式、移动和物联网应用的增长，设备在活动和待机状态下的互连功耗变得越来越重要。PCIe的可扩展性是一个方面，它允许设计人员定制主动模式下的接口带宽和功耗，以适应他们的应用。Diodes Incorporated提供一系列PCIe 3.0交换机，包括PI7C9X3G606GP、PI7C9X3G808GP和PI7C9X3G816GP，它们分别提供6、8和16通道的PCIe 3.0连接。

百利通亚陶晶振从PCIe 3.0代开始，各种链路状态由链路训练和状态状态机(LTSSM)定义。它允许在活动时降低功耗，而在不活动时，功耗会显著降低，而不会影响系统性能。

L0是正常运行的链路的功率状态。如果没有数据传输，链路会进入L1状态，关闭部分PCIe收发器逻辑。此外，当数据仅在一个方向传输时，l0还允许链路上的两个设备独立关断其发射机。

认识到物理层还包含模拟电路，即使在空闲时，每个通道也会持续消耗几毫瓦的功率，因此定义了额外的L1子状态来关闭模拟元件，以最大限度地节省功率。在L1.1子状态下，收发器PLL关闭，而L1.2关闭共模电压保持器以进一步降低功耗。利用L1.1和L1.2低功耗状态的代价是延长了恢复延迟。表1描述了L1和L1.1/L1.2子状态的特性和性能。

为了帮助管理这种情况，并确保链路在需要时进入最合适的低功耗状态以恢复运行，延迟容差报告(LTR)使主机能够确定在处理任何给定设备的中断之前等待的最长时间。还有优化的缓冲区刷新/填充(OBFF)，使主机能够向设备发送系统状态信息。这允许主机处理器和存储器子系统断电并保持在低功率状态更长时间，以最大化节能。

还有其他低功耗状态，包括收发器完全关闭的L2和收发器关闭并切断电源的L3。这些有助于在设备空闲时最小化PCIe互连电路的功耗。这对于物联网应用以及笔记本电脑和平板电脑等设备来说非常重要，可以避免在设备不使用时耗尽电池。

Diodes的PCIe开关PI7C9X3G606GP、PI7C9X3G808GP和PI7C9X3G816GP石英晶振支持这些低功耗链路状态和子状态，并且还可以关闭任何空闲的热插拔端口，直到需要它们时为止。借助用于启动和连续运行的电源管理方案，它们在所有模式下的功耗都非常低。在满载和80°C结温条件下，PI7C9X3G808GP的功耗仅为2.9W，额定温度范围为-40°C至85°C工业温度范围。

这些开关还具有独特的内置PCIe 3.0时钟缓冲器，有助于设计人员优化应用功能和性能。该缓冲器支持各种PCIe 3.0参考时钟架构，包括通用、独立参考无扩展(SRNS)和独立参考独立扩展(SRIS)。

解决PCIe的RAS问题

高可靠性、可用性和可维护性是任务关键型和安全关键型应用的关键要求，例如某些物联网和机器人应用。需要一些机制来确保无论内部或外部条件如何变化，接口都可以正确运行，并且可以在数据出错后恢复正常运行。

确保端到端的数据完整性是一项基本要求，包含在PCIe规范的各种基本和可选功能中。其中包括用于检测错误的32位逐链路循环冗余码(LCRC ),以及允许请求重放的确认机制(ACK/NACK)。确认超时确认链路伙伴运行正常，如果没有收到，则允许重新训练链路。还有一个用于端到端数据完整性检测的事务层32位CRC (ECRC)。此外，针对潜在超时的故障保护机制确保链路伙伴返回到已知状态，并且LTSSM重新初始化。

高级错误报告(AER)是可选的PCIe功能，它扩展了错误信号和日志记录。错误寄存器显示PCIe设备功能上的单个错误的状态，指示错误的严重性和来源，并允许评估可纠正和不可纠正的错误。这允许系统检测故障并进入安全状态。

除了支持这些数据完整性特性，Diodes的PI7C9X3G606GP、PI7C9X3G808GP和PI7C9X3G816GP贴片晶振还支持PCIe规范中的规定，以处理连接设备的意外热移除。移除设备后，基于请求超时的正常响应会很慢，可能会导致数据错误，并导致任务崩溃或挂起。意外热移除通过在检测到移除时确保快速响应来避免这些错误。

这些交换机还支持PCIe的下游端口遏制(DPC)选项，用于处理不可纠正的错误。当检测到不可纠正的错误时，支持DPC的端口会自动禁用链路。这可以防止损坏数据的传播，并使设备能够被移除。移除后，状态标志被清除，链路可以为新连接的设备重新训练。这些交换机还为上游/下游端口和串行/并行热插拔类型提供热插拔支持。

其他功能包括支持跨域端点(CDEP)模式，在这种模式下，一个端口被配置为CDEP，以连接到另一台主机，而不是端点。这可以用于提供故障转移冗余，或者允许两个处理器之间或者处理器和以处理器模式配置的智能适配器之间的通信。每个设备还具有四个物理直接内存访问(DMA)通道，这提高了主机和端点之间的数据交互效率。这些物理通道可以共享，让八对位置同时传输数据。