一个完整的PCIe协议体系结构包括应用层、事务层(Transaction Layer)、数据链路层(Data Link Layer)和物理层(Physical Layer)。其中,应用层由用户需要自行设计,其他需要严格按照协议进行遵循。应用层与软件层一般指的是Device Core and interface to Transaction Layer,该层决定了PCIe设备的类型和基础功能,可以由FPGA实现。

事务层(Transaction Layer):接收端的事务层负责事务层包(Transaction Layer Packet,TLP)的解码与校验,发送端的事务层负责事务层包的建立。此外事务层包还具有流量监控等功能。

数据链路层(Data Link Layer):负责数据链路层包(Data Link Layer Packet,DLLP)的创建、解码和校验。同时还实现了ACK、NACK应答机制。

物理层(Physical Layer):物理层负责Ordered-Set Packet的创建与解码。同时负责发送与接收所有类型的包。在发送之前,还需要对包进行一些列的处理,扰码(线性反馈移位寄存器),8b10编码(电流平衡)。

在PCIe体系中,事务层、数据链路层、物理层曾在与每一个端口中,是一个结构总必须包含的组成。

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