S4.2.4.5 Fast Training Sequence (FTS)

一本章节主讲知识点

1.1 FTS的用途和实现注意

二本章节原文翻译

Fast Training Sequence (FTS) 主要用于在L0s->L0跳转的过程中，让Receiver 检测到电气空闲退出，以及实现bit 和 symbol lock。

2.1 Gen1 and Gen2 速率

对于Gen1/2 FTS的组成如下：

FTS 由一个 K28.5 COM 字符和三个 K28.1 字符组成，一般最大的请求数量是 255，提供了 4* 255 * 10 * UI 的位锁定时间。一个设备最大可以请求的FTS数量是255个，可以提供的位锁定时间大小为： 4 * 255 * 10 * UI。

当速率为5.0 GT/s，则在发送第一个FTS之前，需要连续发送四个EIE(k28.7)符号，用于帮助Receiver 检测到电气空闲退出状态。4 个连续的 EIE 字符可以保证接收器退出电气空闲并且恢复到正常工作状态，所以至少需要发送 4 个但不能超过 8 个。

如果使用链路监控工具并且需要足够的位和帧同步，可以将扩展同步位设为 1，就可以发送 4096 个 FTS。这个过程需要按照要求发送 SKP 有序集。

最后一个 FTS 发送后必须发送 SKP，如果正好原本有为了时钟补偿的 SKP 需要发送，两个 SKP 是可以背靠背发送的。

2.2 Gen3、Gen4、Gen5 速率

一个FTS是由130bit 未经加扰的 OS block 组成。如下图所示：

设备可以请求的最大数量FTS是 255, 提供了bit lock 的时间大小为：130 * 255 UI (130 * 263 or 273 UI if including the periodic EIEOS)。

FTS 是 130 位的不加扰的有序集，一般最大请求数量为 255，不包含周期性的 EIEOS 情况下提供了 130 * 255 UI 的锁定时间。不同的数据速率可以请求不同的 FTS 数量。

当退出 L0s 状态，发射器首先发送 EIEOS，帮助接收器退出电气空闲；然后发送要求数量的 FTS，注意每 32 个 FTS 需要发送一个 EIEOS。

如上述所说，当扩展同步位为 1，需要发送 4096 个 FTS，则发送过程中需要插入必要的 SKP 有序集。

发送完最后一个 FTS 有序集后要发送一个 EIEOS 有序集帮助接收器获得块对齐。

如果 FTS 发送的数量是 32 的倍数，则发送完最后一个 FTS 需要发送两个背靠背的 EIEOS 有序集。

注意，EIEOS 会复位加扰的 LFSR 值，而 FTS 序列不执行加扰，所以接收 FTS 时加扰的 LFSR 是否执行移位是无所谓的。

三本章节关联知识点

2.1 bit lock

PCIe 的位锁定是指 Rx PLL 锁定在了与 Tx 相同的频率上，不是说锁定了某个 Bit。Rx PLL 依据接收数据流的 Bit 跳变，使得 Rx 还原时钟频率同步于 Tx 时钟。如果没有位锁定，PCIe Rx 无法正确重建 Rx 时钟，也无法正确解析数据。

因为，PCIe总线采用了一种嵌入式时钟的机制，即发送端只向接收端发送数据信号，并不发送时钟信号（时钟信号隐藏在数据信号中）。接收端可以通过CDR（Clock and Data Recovery）逻辑将时钟从数据流中恢复出来，然后再用恢复出来的时钟对数据信号进行采样。当然，时钟恢复需要一定的时间，才能保证时钟信号与数据信号的相位对应关系符合要求。一旦CDR完成了时钟的恢复，我们就说PCIe总线完成了位锁定。