一种全局异步站内同步的PCIe交换电路和方法技术

本发明专利技术提供一种全局异步站内同步的PCIe交换电路和方法，该系统包括若干个站模块，所有的站模块共同连接有访问仲裁模块；所述访问仲裁模块通过EERROM控制器和外部的EERROM交互，所述访问仲裁模块通过IIC总线控制器与外部的IIC主机交互；所述站模块通过PCIe链路连接有上游端口；该方法将电路划分为多个站模块，电路总体结构简单、各个模块的功能划分合理，有利于分模块高效的并行开展逻辑设计；同一个站中的所有端口工作于同一时钟域，不同的站可工作于不同的时钟域，电路的时钟域分隔清晰简洁，可以方便的进行跨时钟域的设计和检查，大大降低常见的跨时钟域设计风险，确保电路的可靠性。路的可靠性。路的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种全局异步站内同步的PCIe交换电路和方法


[0001]本专利技术属于集成电路设计
，涉及一种全局异步站内同步的PCIe交换电路和方法。

技术介绍

[0002]PCIe总线是在第一代EISA、ISA、VESA总线和第二代AGP、PCI、PCI
‑
X总线之后推出的第三代高性能IO总线，在计算机系统中获得广泛应用。
[0003]在一个PCIe系统中，PCIe交换电路(Switch)用于将多个电子部件或模块进行互联通讯。PCIe交换电路内部集成了多个虚拟PCI
‑
to
‑
PCI桥，一般具有两个或两个以上的PCIe端口，其上游端口(Upstream Port)连接根复合体(Root Complex，RC)，下游端口(Downstream Port)连接端点(Endpoint)设备。图1为PCIe交换电路的概念性逻辑框图。
[0004]作为PCIe总线系统中的关键元器件，关于PCIe交换电路应用的研究很多，但是关于PCIe交换电路本身实现机制的研究很少。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种全局异步站内同步的PCIe交换电路和方法，以解决现有的缺少PCIe交换电路其自身机制实现交换的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]一种全局异步站内同步的PCIe交换电路，包括若干个站模块，所有的站模块共同连接有访问仲裁模块；所述访问仲裁模块通过EERROM控制器和外部的EERROM交互，所述访问仲裁模块通过IIC总线控制器与外部的IIC主机交互；所述站模块通过PCIe链路连接有上游设备；
[0008]所述访问仲裁模块，用于根据仲裁请求进行仲裁，根据仲裁结果对所述站模块进行读写访问；
[0009]所述仲裁请求包括来自上游端口的寄存器访问请求、来自EEPROM控制器的寄存器访问请求和IIC总线控制器的寄存器访问请求；
[0010]所述站模块，用于实现多个端口的物理层、数据链路层、事务层、事务路由或本地访问的作用。
[0011]本专利技术的进一步改进在于：
[0012]优选的，所述站模块中有一个站为全局管理站，所述EERROM控制器和全局管理站中全局管理端口交互；所述全局管理站中全局管理端口交互有通用输入输出模块；
[0013]站的全局管理端口提供的共享配置寄存器包括原级总线号、次级总线号和下属总线号、存储器基点寄存器和存储器界限寄存器，I/O基点寄存器和I/O界限寄存器、存储器基点寄存器和存储器界限寄存器、可预取存储器基点寄存器和界限寄存器、可预取存储器基点高位寄存器和界限高位寄存器。
[0014]优选的，还包括时钟与复位管理模块和通用输入输出模块；
[0015]所述时钟与复位管理模块，用于与其它模块、系统的时钟引脚和复位引脚交互；
[0016]所述通用输入输出模块，用于与全局管理站中的全局管理端口交互；
[0017]优选的，若干个站模块在不同的时钟域工作。
[0018]优选的，每个站模块中的一个物理端口映射为不同的逻辑端口；一个逻辑端口为不同的物理端口。
[0019]优选的，所述站模块包括物理层模块、多路复用模块、包缓存模块、本地访问模块和若干个端口综合处理模块；
[0020]所述物理层模块，用于对外交互，对内和所有的端口综合处理模块交互；
[0021]所述多路复用模块，用于按照上游物理端口指示信号选择本地访问请求，将访问请求送给本地访问模块，所述上游物理端口为所述站单元中的一个物理端口；
[0022]所述包缓存模块，用于缓存本站中所有物理端口暂存的事务；
[0023]所述本地访问模块，用于接收多路复用模块输出的本地访问请求并提交给访问仲裁模块；用于将从访问仲裁模块读取的数据或者写完成状态组装成完成包送到所述站模块中的端口综合处理模块；
[0024]优选的，所述端口综合处理模块包括端口控制器、专用寄存器模块、热插拔模块、入端接收交换模块和出端交换发送模块；
[0025]所述端口控制器，用于实现所述端口的事务层、数据链路层和物理层的介质访问控制子层功能；
[0026]所述专用寄存器，用于实现专有寄存器的功能，所述专有寄存器为除端口控制器实现的PCIe协议规定的寄存器以外的寄存器；
[0027]所述热插拔模块，用于按照PCIe协议管理所述物理端口的板卡插入和移除过程；
[0028]所述入端接收交换模块，用于依据路由相关的共享配置寄存器的值，将事务通过交换互联总线交换到目标出端口；
[0029]出端交换发送模块，用于将接收的事务按照PCIe排序的要求发送到端口控制器发送。
[0030]优选的，所述站模块中同时只能有一个端口控制器配置为上游模式；
[0031]端口控制器具有两个事务发送接口，其中一个接口供本地访问模块发送完成包，另一个接口供出端发送交换模块发送从其它端口交换过来的事务。
[0032]一种全局异步站内同步的PCIe交换方法，
[0033]一个站模块中的各个端口以及模块产生同一时钟域的时钟和复位；不同站模块中的时钟和复位为不同时钟域；所述EEPROM控制器、IIC总线控制器和访问仲裁模块产生的时钟和复位信号与全局管理站的时钟和复位信号属于同一时钟域；所述全局管理站为站模块中的一个。
[0034]优选的，EEPROM控制器的寄存器访问和IIC总线控制器的寄存器访问请求同时发生时，优先处理EEPROM控制器的寄存器访问请求；上游端口的寄存器访问请求与IIC总线控制器的寄存器访问请求同时发生时优先处理上游端口的寄存器访问请求；上游端口的寄存器访问请求与来自EEPROM控制器的寄存器访问请求不会同时产生，不进行仲裁；
[0035]当EEPROM控制器、IIC总线控制器或者上游端口写某个端口的寄存器时，如果该寄存器是需要共享的寄存器，访问仲裁模块将写入该寄存器的值同时写入每个站的全局管理
端口的共享配置寄存器。
[0036]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0037]本专利技术提供一种全局异步站内同步的PCIe交换电路，该系统包括若干个站模块，所有的站模块共同连接有访问仲裁模块；所述访问仲裁模块通过EERROM控制器和外部的EERROM交互，所述访问仲裁模块通过IIC总线控制器与外部的IIC主机交互；所述站模块通过PCIe链路连接有上游设备；该方法将电路划分为多个站模块，电路总体结构简单、各个模块的功能划分合理，有利于分模块高效的并行开展逻辑设计；同一个站中的所有端口工作于同一时钟域，不同的站可工作于不同的时钟域，电路的时钟域分隔清晰简洁，可以方便的进行跨时钟域的设计和检查，大大降低常见的跨时钟域设计风险，确保电路的可靠性；该系统的扩展性强，可以通过增加或者减少站的数量方便地实现电路支持的总端口数量的增加或减少，可面向不同应用快速开发不同的产品；通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全局异步站内同步的PCIe交换电路，其特征在于，包括若干个站模块，所有的站模块共同连接有访问仲裁模块；所述访问仲裁模块通过EERROM控制器和外部的EERROM交互，所述访问仲裁模块通过IIC总线控制器与外部的IIC主机交互；所述站模块通过PCIe链路连接有上游设备；所述访问仲裁模块，用于根据仲裁请求进行仲裁，根据仲裁结果对所述站模块进行读写访问；所述仲裁请求包括来自上游端口的寄存器访问请求、来自EEPROM控制器的寄存器访问请求和IIC总线控制器的寄存器访问请求；所述站模块，用于实现多个端口的物理层、数据链路层、事务层、事务路由或本地访问的作用。2.根据权利要求1所述的一种全局异步站内同步的PCIe交换电路，其特征在于，所述站模块中有一个站为全局管理站，所述EERROM控制器和全局管理站中全局管理端口交互；所述全局管理站中全局管理端口交互有通用输入输出模块；站的全局管理端口提供的共享配置寄存器包括原级总线号、次级总线号和下属总线号、存储器基点寄存器和存储器界限寄存器，I/O基点寄存器和I/O界限寄存器、存储器基点寄存器和存储器界限寄存器、可预取存储器基点寄存器和界限寄存器、可预取存储器基点高位寄存器和界限高位寄存器。3.根据权利要求2所述的一种全局异步站内同步的PCIe交换电路，其特征在于，还包括时钟与复位管理模块和通用输入输出模块；所述时钟与复位管理模块，用于与其它模块、系统的时钟引脚和复位引脚交互；所述通用输入输出模块，用于与全局管理站中的全局管理端口交互。4.根据权利要求1所述的一种全局异步站内同步的PCIe交换电路，其特征在于，若干个站模块在不同的时钟域工作。5.根据权利要求1所述的一种全局异步站内同步的PCIe交换电路，其特征在于，每个站模块中的一个物理端口映射为不同的逻辑端口；一个逻辑端口为不同的物理端口。6.根据权利要求1～5任意一项所述的全局异步站内同步的PCIe交换电路，其特征在于，所述站模块包括物理层模块、多路复用模块、包缓存模块、本地访问模块和若干个端口综合处理模块；所述物理层模块，用于对外交互，对内和所有的端口综合处理模块交互；所述多路复用模块，用于按照上游物理端口指示信号选择本地访问请求，将访问请求送给本地访问模块，所述上游物理端口为所述站单元中的一个物理端口；所述包缓存模块，用于缓存本站中所有物理...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟宝峰，王剑峰，祁美娟，杨靓，郝奎，董劭颖，王蕊琪，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：