PCI Express* 用のインテル® Stratix® 10 HタイルおよびLタイル Avalon® メモリー・マップド・ハードIPユーザーガイド

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ID 683667
日付 6/03/2020
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ドキュメント目次
ドキュメント目次 x
1. 概要 2. クイック・スタート・ガイド 3. インターフェイスの概要 4. パラメーター 5. IPコアを使用したデザイン 6. ブロックの説明 7. レジスター 8. DMA Descriptor Controllerのプログラミング・モデル 9. Avalon-MMルートポートのプログラミング・モデル 10. Avalon-MMテストベンチおよびデザイン例 11. トラブルシューティングおよびリンクの監視 A. PCI Expressコア・アーキテクチャー B. 改訂履歴
1. 概要 x
1.1. PCIeのAvalon-MMインターフェイス 1.2. フィーチャー 1.3. リリース情報 1.4. デバイスファミリーのサポート 1.5. 推奨スピードグレード 1.6. パフォーマンスおよびリソース使用率 1.7. トランシーバー・タイル 1.8. PCI Express IPコア・パッケージのレイアウト 1.9. チャネルの可用性
2. クイック・スタート・ガイド x
2.1. デザイン・コンポーネント 2.2. ディレクトリー構造 2.3. デザイン例の生成 2.4. デザイン例のシミュレーション 2.5. デザイン例のコンパイルおよびデバイスのプログラム 2.6. Linuxカーネルドライバーのインストール 2.7. デザイン例アプリケーションの実行
3. インターフェイスの概要 x
3.1. ディスクリプター・コントローラーが内部的にインスタンス化されている場合のAvalon-MM DMAインターフェイス 3.2. ディスクリプター・コントローラーが外部的にインスタンス化されている場合のAvalon-MM DMAインターフェイス 3.3. その他のAvalon-MMインターフェイス 3.4. クロックおよびリセット 3.5. システム・インターフェイス
3.3. その他のAvalon-MMインターフェイス x
3.3.1. Avalon-MM Masterインターフェイス 3.3.2. Avalon-MM Slaveインターフェイス 3.3.3. Control Register Access (CRA) Avalon-MMスレーブ
4. パラメーター x
4.1. Avalon-MMの設定 4.2. ベース・アドレス・レジスター 4.3. デバイス識別レジスター 4.4. PCI ExpressおよびPCIケイパビリティーのパラメーター 4.5. コンフィグレーション、デバッグおよび拡張オプション 4.6. PHYの特性 4.7. デザイン例
4.4. PCI ExpressおよびPCIケイパビリティーのパラメーター x
4.4.1. デバイス・ケイパビリティー 4.4.2. Link Capabilities 4.4.3. MSIおよびMSI-X Capabilities 4.4.4. スロット・ケイパビリティー 4.4.5. パワー・マネジメント 4.4.6. Vendor Specific Extended Capability (VSEC)
5. IPコアを使用したデザイン x
5.1. 生成 5.2. シミュレーション 5.3. IPコア生成の出力 (インテルQuartus Primeプロ・エディション) 5.4. チャネルレイアウトおよびPLLの使用法
6. ブロックの説明 x
6.1. インターフェイス
6.1. インターフェイス x
6.1.1. アプリケーション層へのインテルStratix 10 DMA Avalon-MM DMAインターフェイス 6.1.2. アプリケーション層へのAvalon-MM DMAインターフェイス 6.1.3. クロックおよびリセット 6.1.4. 割り込み 6.1.5. フラッシュ要求 6.1.6. シリアルデータ、PIPE、ステータス、リコンフィグレーション、およびテスト・インターフェイス
6.1.1. アプリケーション層へのインテルStratix 10 DMA Avalon-MM DMAインターフェイス x
6.1.1.1. 内部的にインスタンス化された場合のDescriptor Controllerインターフェイス 6.1.1.2. 書き込みDMA Avalon-MMマスターポート 6.1.1.3. 外部的にインスタンス化された場合のDescriptor Controllerインターフェイス
6.1.1.1. 内部的にインスタンス化された場合のDescriptor Controllerインターフェイス x
6.1.1.1.1. 読み出しデータムーバー 6.1.1.1.2. Read Descriptor Controller Avalon-MMマスター・インターフェイス 6.1.1.1.3. Write Descriptor Controller Avalon-MMマスター・インターフェイス 6.1.1.1.4. 読み出しディスクリプター・テーブルAvalon-MMスレーブ・インターフェイス 6.1.1.1.5. 書き込みディスクリプター・テーブルAvalon-MMスレーブ・インターフェイス
6.1.1.3. 外部的にインスタンス化された場合のDescriptor Controllerインターフェイス x
6.1.1.3.1. Avalon-ST Descriptorソース
6.1.2. アプリケーション層へのAvalon-MM DMAインターフェイス x
6.1.2.1. バーストおよび非バーストAvalon-MMモジュール信号 6.1.2.2. 非バーストスレーブのモジュール 6.1.2.3. 32ビットのControl Register Access (CRA) スレーブ信号 6.1.2.4. バースト・スレーブ・モジュール
6.1.3. クロックおよびリセット x
6.1.3.1. クロック 6.1.3.2. リセット
6.1.4. 割り込み x
6.1.4.1. エンドポイントのMSI割り込み 6.1.4.2. レガシー割り込み
6.1.6. シリアルデータ、PIPE、ステータス、リコンフィグレーション、およびテスト・インターフェイス x
6.1.6.1. シリアル・データ・インターフェイス 6.1.6.2. PIPEインターフェイス 6.1.6.3. Hard IP Statusインターフェイス 6.1.6.4. Hard IP Reconfiguration 6.1.6.5. テスト・インターフェイス
7. レジスター x
7.1. コンフィグレーション・スペース・レジスター 7.2. Avalon-MM DMAブリッジのレジスター
7.1. コンフィグレーション・スペース・レジスター x
7.1.1. レジスターアクセスの定義 7.1.2. PCIコンフィグレーション・ヘッダー・レジスター 7.1.3. PCI Express機能構造 7.1.4. インテル定義のVSEC Capabilityヘッダー 7.1.5. Uncorrectable Internal Error Status (修正不可能な内部エラーステータス) レジスター 7.1.6. Uncorrectable Internal Error Mask (修正不可能な内部エラーマスク) レジスター 7.1.7. Correctable Internal Error Status (修正可能な内部エラーステータス) レジスター 7.1.8. Correctable Internal Error Mask (修正可能な内部エラーマスク) レジスター
7.1.4. インテル定義のVSEC Capabilityヘッダー x
7.1.4.1. インテル定義のVendor Specificヘッダー 7.1.4.2. Intel Marker 7.1.4.3. JTAG Silicon ID 7.1.4.4. ユーザーによるコンフィグレーション可能なデバイスおよびボードID
7.2. Avalon-MM DMAブリッジのレジスター x
7.2.1. PCI Express Avalon-MMブリッジのレジスター・アドレス・マップ 7.2.2. DMA Descriptor Controllerレジスター
7.2.1. PCI Express Avalon-MMブリッジのレジスター・アドレス・マップ x
7.2.1.1. Avalon-MM to PCI Express割り込みステータスレジスター 7.2.1.2. Avalon-MM to PCI Express割り込みイネーブルレジスター 7.2.1.3. 高性能Avalon-MM 32ビットのスレーブモジュールのアドレスマッピング 7.2.1.4. エンドポイント用のPCI Express to Avalon-MM Interrupt StatusレジスターおよびEnableレジスター 7.2.1.5. PCI Express Configuration Informationレジスター
7.2.2. DMA Descriptor Controllerレジスター x
7.2.2.1. 読み出しDMA内部Descriptor Controllerレジスター 7.2.2.2. 書き込みDMA内部Descriptor Controllerレジスター
8. DMA Descriptor Controllerのプログラミング・モデル x
8.1. 読み出しDMAの例 8.2. 書き込みDMAの例 8.3. 同時読み書きDMA用のソフトウェア・プログラム 8.4. 読み出しDMAおよび書き込みDMAのディスクリプター・フォーマット
9. Avalon-MMルートポートのプログラミング・モデル x
9.1. ルートポートTLPデータ制御およびステータスレジスター 9.2. TLPの送信 9.3. ノンポステッド・コンプリーションTLPの受信 9.4. CRAインターフェイスを使用したBAR0の読み出しおよび書き込みの例
10. Avalon-MMテストベンチおよびデザイン例 x
10.1. Avalon-MMエンドポイント・テストベンチ 10.2. エンドポイントのデザイン例 10.3. Avalon-MMテスト・ドライバー・モジュール 10.4. Root Port BFM 10.5. BFMプロシージャーおよびファンクション
10.2. エンドポイントのデザイン例 x
10.2.1. BAR設定
10.4. Root Port BFM x
10.4.1. 概要 10.4.2. アプリケーション層への読み出しおよび書き込みトランザクションの発行 10.4.3. ルートポートおよびエンドポイントのコンフィグレーション 10.4.4. コンフィグレーション・スペース・バスおよびデバイスの番号付け 10.4.5. BFMメモリーマップ
10.5. BFMプロシージャーおよびファンクション x
10.5.1. ebfm_barwrプロシージャー 10.5.2. ebfm_barwr_immプロシージャー 10.5.3. ebfm_barrd_waitプロシージャー 10.5.4. ebfm_barrd_nowtプロシージャー 10.5.5. ebfm_cfgwr_imm_waitプロシージャー 10.5.6. ebfm_cfgwr_imm_nowtプロシージャー 10.5.7. ebfm_cfgrd_waitプロシージャー 10.5.8. ebfm_cfgrd_nowtプロシージャー 10.5.9. BFMコンフィグレーション・プロシージャー 10.5.10. BFM共有メモリー・アクセス・プロシージャー 10.5.11. BFMログおよびメッセージ・プロシージャー 10.5.12. Verilog HDL Formattingファンクション
10.5.9. BFMコンフィグレーション・プロシージャー x
10.5.9.1. ebfm_cfg_rp_epプロシージャー 10.5.9.2. ebfm_cfg_decode_barプロシージャー
10.5.10. BFM共有メモリー・アクセス・プロシージャー x
10.5.10.1. 共有メモリー定数 10.5.10.2. shmem_writeタスク 10.5.10.3. shmem_readファンクション 10.5.10.4. shmem_display Verilog HDLファンクション 10.5.10.5. shmem_fillプロシージャー 10.5.10.6. shmem_chk_okファンクション
10.5.11. BFMログおよびメッセージ・プロシージャー x
10.5.11.1. ebfm_display Verilog HDLファンクション 10.5.11.2. ebfm_log_stop_sim Verilog HDLファンクション 10.5.11.3. ebfm_log_set_suppressed_msg_maskタスク 10.5.11.4. ebfm_log_set_stop_on_msg_mask Verilog HDLタスク 10.5.11.5. ebfm_log_open Verilog HDLファンクション 10.5.11.6. ebfm_log_close Verilog HDLファンクション
10.5.12. Verilog HDL Formattingファンクション x
10.5.12.1. himage1 10.5.12.2. himage2 10.5.12.3. himage4 10.5.12.4. himage8 10.5.12.5. himage16 10.5.12.6. dimage1 10.5.12.7. dimage2 10.5.12.8. dimage3 10.5.12.9. dimage4 10.5.12.10. dimage5 10.5.12.11. dimage6 10.5.12.12. dimage7
11. トラブルシューティングおよびリンクの監視 x
11.1. トラブルシューティング 11.2. PCIe Link Inspectorの概要
11.1. トラブルシューティング x
11.1.1. Polling.Activeステートを超えて進行できないシミュレーション 11.1.2. ハードウェア立ち上げに関する問題 11.1.3. リンク・トレーニング 11.1.4. サードパーティー製PCIeアナライザーの使用
11.2. PCIe Link Inspectorの概要 x
11.2.1. PCIe* Link Inspectorハードウェアの概要
11.2.1. PCIe* Link Inspectorハードウェアの概要 x
11.2.1.1. PCIe* Link Inspectorのイネーブル化 11.2.1.2. PCIe* Link Inspectorの起動 11.2.1.3. PCIe* Link InspectorのLTSSM監視 11.2.1.4. コンフィグレーション・スペースおよびトランシーバー・レジスターへのアクセス 11.2.1.5. 追加のステータスコマンド
11.2.1.3. PCIe* Link InspectorのLTSSM監視 x
11.2.1.3.1. LTSSM監視レジスター 11.2.1.3.2. ltssm_save2file <file_name> 11.2.1.3.3. ltssm_file2console 11.2.1.3.4. ltssm_debug_check 11.2.1.3.5. ltssm_display <num_states> 11.2.1.3.6. ltssm_save_oldstates
11.2.1.4. コンフィグレーション・スペースおよびトランシーバー・レジスターへのアクセス x
11.2.1.4.1. PCIe* Link Inspectorコマンド 11.2.1.4.2. NPDME PLLおよびチャネルコマンド 11.2.1.4.3. レジスター・アドレス・マップ
11.2.1.5. 追加のステータスコマンド x
11.2.1.5.1. PLLロックおよびキャリブレーション・ステータス・レジスターの表示
A. PCI Expressコア・アーキテクチャー x
A.1. トランザクション層 A.2. データリンク層 A.3. 物理層
B. 改訂履歴 x
B.1. PCI Express* 用のインテルStratix 10 HタイルおよびLタイル Avalon® メモリー・マップド・ハードIPユーザーガイドの改訂履歴
1. 概要
2. クイック・スタート・ガイド
3. インターフェイスの概要
4. パラメーター
5. IPコアを使用したデザイン
6. ブロックの説明
7. レジスター
8. DMA Descriptor Controllerのプログラミング・モデル
9. Avalon-MMルートポートのプログラミング・モデル
10. Avalon-MMテストベンチおよびデザイン例
11. トラブルシューティングおよびリンクの監視
A. PCI Expressコア・アーキテクチャー
B. 改訂履歴

A.3. 物理層

物理層は、PCI Expressプロトコルスタックの最下位レベルに位置しています。これは、シリアルリンクに最も近い層でもあります。リンクを介してパケットをエンコードおよび送信し、受信したパケットを受け取り、デコードします。物理層は、Gen1実装では2.5 Gbps、Gen2実装では2.5または5.0 Gbps、Gen3実装では2.5、5.0または8.0 Gbpsで動作する高速SERDESインターフェイスを介してリンクに接続します。

物理層は、次の動作に関与します。

  • リンクのトレーニング
  • レーンあたり2.5 Gbps (Gen1)、5.0 Gbps (Gen2)、または8.0 Gbps (Gen3) の128b/130bエンコーディング/デコーディング用のスクランブル/デスクランブルおよび8B/10Bエンコーディング/デコーディング
  • データのシリアライズおよびデシリアライズ
  • イコライゼーション (Gen3)
  • PIPE 3.0 Interfaceの動作
  • 自動速度ネゴシエーションの実装 (Gen2およびGen3)
  • トレーニング・シーケンスの送信およびデコード
  • ハードウェア自律速度制御の提供
  • 自動レーン反転の実装

物理層は、PIPE Interface Specificationによって2つの層に分割されています (上の図では垂直方向の線で分割されています)。

  • PHYMAC - MAC層には、LTSSM、スクランブリング/デスクランブル、バイトの並び替え、およびマルチレーン・デスキュー機能が含まれています。
  • PHY Layer - PHY層には、Gen1およびGen2用の8B/10Bエンコードおよびデコード機能が含まれています。Gen3用には、128b/130bエンコードおよびデコード機能も含まれています。PHYには、エラスティック・バッファリングおよびシリアライズ/デシリアライズ機能も含まれています。
物理層は、デジタル要素およびアナログ要素の両方を統合します。インテルは、PHYからPHYMACを分離するためにPIPEインターフェイスをデザインしました。PCI Express用のインテルStratix 10ハードIPは、PIPEインターフェイス仕様に準拠しています。
注: 内部PIPEインターフェイスは、シミュレーションで表示されます。Signal Tapなどのロジック・アナライザーを使用したハードウェアのデバッグには使用できません。Signal Tapをこのインターフェイスに接続しようとしても、デザインのコンパイルは成功しません。
図 82. 物理層のアーキテクチャー

PHYMACブロックは、4つの主要なサブブロックから構成されています。

  • MAC Lane - RXパスおよびTXパスの両方がこのブロックを使用します。
    • RX側では、ブロックは物理層パケットをデコードし、受信したTS1/TS2オーダーセットのタイプおよび数をLTSSMにレポートします。
    • TX側では、ブロックはDLLおよびOrdered Set and SKPサブクロック (LTSTX) からのデータをマルチプレクス化します。また、初期化中にLTSSMがレーンをディスエーブルする際に、レーン番号や強制PAD値など、レーン固有の情報も追加します。
  • LTSSM - このブロックは、各レーンのTXおよびRXトレーニング・シーケンスを追跡するLTSSMおよびロジックを実装しています。
  • 送信パスでは、グローバルおよびレーンごとの制御ビットの両方をアサートすることで、各MACレーンのサブブロックおよびLTSTXサブブロックと交信し、特定の物理層パケットを生成します。
    • 受信パスでは、各MACレーンのサブブロックによってレポートされる物理層パケットを受信します。また、マルチレーン・デスキュー・ブロックもイネーブルします。このブロックは、上位層に物理層のステータスをレポートします。
    • LTSTX (Ordered Set and SKP Generation) - このサブブロックは、物理層パケットを生成します。LTSSMブロックからの制御信号を受信し、各レーンの物理層パケットを生成します。すべてのレーンに対して同じ物理層パケットを生成し、TS1/TS2フィールドに対応するリンクまたはレーン番号に対してPADシンボルを生成します。このブロックはまた、定義済みのPIPE信号をアサートし、その結果を待機することで、PCSサブレイヤーへのレシーバー検出動作も処理します。加えて、定義済みの各タイムスロットでSKP Ordered Setを生成し、パケットの途中でSKP Ordred Setが挿入されることが無いように、TXアライメント・ブロックと交信します。
    • Deskew - このサブブロックは、マルチレーン・デスキュー機能と、初期化されたレーンとデータパス間のRXアライメントを実行します。マルチレーン・デスキューは、各レーンにシンボルを格納するための8ワードのFIFOバッファーを1つ実装しています。各シンボルには、8つのデータビット、1つのディスパリティー・ビット、および1つの制御ビットが含まれます。このFIFOはFTS、COM、およびSKPシンボルを破棄し、PADおよびIDLをD0.0データに置き換えます。8つすべてのFIFOにデータが含まれると、読み出しが発生する可能性があります。マルチレーン・デスキュー・ブロックが最初にイネーブルされる場合、各FIFOは最初のCOMが検出された後に書き込みを開始します。7クロックサイクル後もすべてのレーンがCOMシンボルを1つも検出しない場合は、リセットされ再同期プロセスが再度開始されます。これ以外の場合は、RXアライメント機能がDLLへと送信される64ビット・データ・ワードを再度作成します。
レベル 2 の表題