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PCIE 各个管脚的作用是什么？

news 2025/9/30 11:46:11

REQ-CLK

PCIe REQ-CLK GPIO（Request Clock GPIO） 是在某些 SoC 或平台上用于 控制 PCIe 参考时钟（REFCLK）请求/使能 的信号，通常与 CLKREQ#（Clock Request） 功能相关。它的作用主要体现在 低功耗管理 和 链路唤醒 场景。

核心作用

请求参考时钟（REFCLK）
- 在 PCIe 规范中，设备可以通过 CLKREQ# 信号 向上游（Root Complex 或时钟源）请求开启参考时钟。
- 当设备进入 L1 低功耗状态 或 D3hot/D3cold 时，REFCLK 可能被关闭以节能；当设备需要恢复链路时，通过拉低 CLKREQ# 请求重新开启时钟。
GPIO 实现平台级控制
- 在很多 SoC/嵌入式平台，CLKREQ# 可能不是直接硬连，而是通过 GPIO 模拟或控制。
- 驱动或固件通过配置这个 GPIO 来：
  - 拉低 → 请求时钟（设备要唤醒）
  - 释放 → 允许关闭时钟（设备可休眠）
配合 ASPM（Active State Power Management）
- 当启用 ASPM L1/L1.1/L1.2 时，REFCLK gating 是节能关键。
- REQ-CLK GPIO 作为 时钟 gating handshake 的一部分，确保在设备需要时钟时能及时恢复。

基本逻辑

CLKREQ# 低电平 → 请求开启 REFCLK。
CLKREQ# 高电平 → 允许关闭 REFCLK（设备不再需要时钟）。

典型时序流程

进入低功耗（L1/L1.2）
- 链路空闲，Root Complex 和设备协商进入 L1。
- 当设备确认不再需要 REFCLK 时，释放 CLKREQ#（拉高）。
- 平台在满足延时后关闭 REFCLK（通常通过时钟 buffer gating）。
唤醒（退出 L1/L1.2）
- 设备需要恢复链路 → 拉低 CLKREQ#。
- 平台检测到 CLKREQ# 低电平 → 打开 REFCLK。
- 等待 REFCLK 稳定（典型 100ns~μs 级）。
- 设备开始恢复 LTSSM（链路训练），退出低功耗

PERSET

PERST#（PCIe Reset）管脚的作用是为 PCIe 设备提供复位信号，确保在上电或重新初始化时，设备处于一个已知的安全状态。它是 低电平有效 的信号，通常由 Root Complex（主控）或平台控制逻辑驱动。

主要功能

上电复位（Power-On Reset）
- 当系统上电时，PERST# 保持低电平，强制 PCIe 设备保持复位状态，直到电源和参考时钟稳定。
- 释放 PERST#（拉高）后，设备开始初始化 PCIe 链路。
热复位（Hot Reset）
- 在运行过程中，如果需要重新初始化 PCIe 设备（例如驱动重载、错误恢复），可以通过拉低 PERST# 来触发复位。
配合时序要求
- PCIe 规范要求 PERST# 必须在 REFCLK 稳定后释放，并且在复位释放后，设备才会开始链路训练（LTSSM）。

典型时序

上电顺序：
1. 电源稳定 → REFCLK 稳定 → 保持 PERST# 低电平一段时间（通常 >100 ms）。
2. 拉高 PERST# → 设备退出复位 → 链路训练开始。
低功耗唤醒：
- 某些平台在 D3cold 状态下会重新拉低 PERST#，再重新上电和初始化。

WAKE#

WAKE# 是 PCI Express 规范定义的一个低功耗唤醒信号，主要用于 从低功耗状态唤醒系统。它是一个由设备驱动、低电平有效的信号，通常连接到主机（Root Complex）或平台的电源管理控制逻辑。

作用

当 PCIe 设备进入 D3cold 或 L2/L3 Ready 等深度低功耗状态时，主机可能关闭设备电源或时钟。
如果设备需要向主机发起事件（例如网络唤醒、外设中断），它会拉低 WAKE#，通知主机恢复电源和时钟，重新初始化链路。

信号特性

方向：设备 → 主机。
电平：低电平有效（Active Low）。
时序要求：WAKE# 触发后，主机必须重新上电并重新训练 PCIe 链路。

PRSNT1# 和 PRSNT2#

PRSNT1# 和 PRSNT2# 是 PCIe 插槽规范中的 卡存在检测（Presence Detect）信号，主要用于判断插槽中是否插入了扩展卡，并且可以用于识别卡的机械尺寸（x1、x4、x8、x16 等）。

作用

检测卡是否插入
- 主板通过读取 PRSNT1# 和 PRSNT2# 的连接状态，判断插槽中是否有卡。
- 如果卡未插入，这两个信号保持开路（逻辑高电平）。
识别卡的长度（Lane 数）
- PCIe 插槽在不同位置布置 PRSNT2# 接点，卡插入后会将 PRSNT1# 与某个 PRSNT2# 短接。
- 主板通过检测哪一对 PRSNT2# 被短接，推断卡的机械尺寸（x1、x4、x8、x16）。
- 注意：这只是机械尺寸，不代表实际电气 Lane 数。