PCIE Retimer

1 Retimers

retimer是一种PCIE的扩展设备，用于长距离高效地传输数据，起到一种中继器的作用。在EP和RC中间最多允许两级retimers级联，其可以分为纯模拟类，它是一种对物理层协议无关的芯片；另一种便是与物理层交互的芯片。下文介绍的便是这种参与物理成交互的retimer，它可以进行均衡，loopback物理层参与的功能。一个标准的Retimer包含2个Pseduo Ports (伪端口)，其中一个连接Upstream port设备，另一个连接Downstream port设备，reteimer的端口会根据实际连接场景动态调整，同时它也具备crosslink功能。协议要求retimer的发射机的工作时钟需要从100M参考时钟得到。在Reteimer存在的场景中，系统是不可工作在L0s状态的。

PCIe扫盲——ReTimer和ReDriver简介

2 拓扑结构

Retimer主要由两种工作模式：Forward mode模式，这种模式下Retimer会将Electrical idle、Symbols、exit from Electrical Idle透传，这也要求连个伪端口的data rate必须相等；Execution mode模式，此时Retimer的两个伪端口则会被视为一个DSP or USP 组件，在该种模式下会执行 Compliance pattern ，均衡phase2/3，可选的 Loopback。

协议要求两种模式的切换只能发生在Order Sets的边界，在两种模式切换的空窗期不能发送任何symbol。当使用128/130b时，必须保证scrambling and LFSR 正确， 在前一种模式下发送一个EIEOS和后一种模式下的发送EIEOS之间，Retimer必须16~64 TS1 OS被发送。

3 Forward mode 数据透传模式

如果Retimer的接收机捕捉到对方退出电气空闲，则需要立即进入该模式。Retimer需要不停地持续透传lane上的数据，直至收到了EIEOS 或者进入了Execution mode 或者推断lane进入了电气空闲，大部分的数据是不做更改直接透传过去，部分数据需要进行部分改动。

在这中模式下，它会根据端口接收到的Sequence完成到Execution 子模式跳转：

跳转到Execution Compliance mode：(1) 当前speed 是2.5GT/s，连续5ms or longer 收到了link and lanes number是PAD的TS1 OS，另一个伪端口未检测到退出电气空闲；（2）如果**any lane 收到了compliance pattern 或者收到了EIOS，随后持续5ms的电气空闲，最后出现不能被透传的Electrical idle。
跳转到Execution Equatlizaiton mode： any lane 收到了两个连续的EC=10的TS1 OS。
跳转到Execution Slave loopback mode：** any lane 收到了两个连续的TS1 or TS2 OS 且Loopback = 1。

4 Execution mode

4.1 Compliance

该模式主要分为CompLoadBoard.Entry ， CompLoadBoard.Active，CompLoadBoard.Exit，三个状态。

4.2 Equatlizaiton

这里根据DSP 和USP分为不同的状态，DSP分为phase2 phase3.Active phase3.Passive。

phase2:设置Retimer Equalization Extend Bit =1(16GT)，收到EC=11的TS进入Phase3 Active；
phase3 Active：待对方参数调整，自己满意后跳转到phase3 passive，对于16GT还需要满足收到两个连续的Retimer Equalization Extend Bit =0 的TS1;
phase3 Passive：发送EC=11 Retimer Equalization Extend Bit =0 的TS序列，当Link partner USP退出phase3 自己则退出至forward mode。

USP 分为phase2.Active phase2.passive Phase3三个状态。

phase2 Active ：待对方参数调整，自己满意后跳转到phase2 passive，对于16GT还需要满足收到两个连续的Retimer Equalization Extend Bit =0 的TS1；
phase2 Passive：发送EC=01 Retimer Equalization Extend Bit =0的TS，当DSP进入到phase3 Active ，自己进入phase3；
phase3：发送的TS序列中Retimer Equalization Extend Bit =1(if DSP 伪端口处于phase 3 active)，Retimer Equalization Extend Bit =0(if DSP 伪端口处于phase 3 passive)，如果所有的lanes收到EC=00 的TS1 OS则进入forward mode。