PCIe事务层（详细）总结-PCIe专题知识（六）

前言

本文主要讲解PCIe事务层（Transaction Layer）的主要功能，通过图文解析方便读者快速掌握，同时有PCIe专题讲解整个PCIe的相关知识。

一、简介

在PCIe体系结构中，数据报文首先在设备的核心层(Device Core)中产生，然后再经过该设备的事务层(Transaction Layer)、数据链路层(Data Link Layer)和物理层(Physical Layer)，最终发送出去。而接收端的数据也需要通过物理层、数据链路和事务层，并最终到达Device Core。

事务层（Transaction Layer）：接收端的事务层负责事务层包（Transaction Layer Packet，TLP）的解码与校检，发送端的事务层负责TLP的创建。此外，事务层还有QoS（Quality of Service）和流量控制（Flow Control）以及Transaction Ordering等功能，PCIe总线使用的这些总线事务在TLP头中定义。

数据链路层（Data Link Layer）：数据链路层负责数据链路层包（Data Link Layer Packet，DLLP）的创建，解码和校检。同时，本层还实现了Ack/Nak的应答机制。
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（TLPs、DLLPs和Ordered-Sets）。

二、事务层数据传输

事务层TLP传输的示意图如下图所示：

TLP在整个PCIe包结构的位置如以下两张图所示：（第一张为发送端，第二张为接收端）
发送端

接收端

三、数据格式

PCIe总线继承了PCI/PCI-X总线的大多数总线事务，如存储器读写(Memory Read/Write)、I/O读写、配置读写总线事务，并增加了Message总线事务和原子操作等总线事务。存储事务（Memory Transactions）包括的事务类型有读请求与响应、写请求、基于原子操作的请求与响应，并且支持3DW和4DW。

I/Ο事务（I/O Transactions），在PCIE3.0规范中说以后可能弃用该类型了，目前还是支持的，支持读、写的请求与响应，并只支持3DW。
配置事务（Configuration Transactions）用来访问设备的配置寄存器的，支持读、写的请求与响应事务类型。
消息事务（Message Transactions）支持设备间的带内通信（in-band）。

PCIe中有两大类总线事务：Non-Posted和Posted：
Non-Posted: 需要completion返回响应包；
Posted: 不需要completion返回响应包.

在PCIe总线中，Non-Posted总线事务分两部分进行，首先是发送端向接收端提交总线读写请求，之后接收端再向发送端发送完成(Completion)报文。PCIe总线使用Split传送方式处理所有Non-Posted总线事务，存储器读、I/O读写和配置读写这些Non-Posted总线事务都使用Split传送方式。

I/O 读写请求与存储器读写请求TLP格式基本类似，但只能是32位地址模式和基于地址的路由方式，且只能使用NON-Posted方式进行传递，这也是为了兼容PCI，在以后的协议几乎要取消I/O 读写请求了。另外，对于I/O读写请求，TC必须为0、Attr的低两位必须为0、AT必须为0、Length必须为1，Last DW必须为0。

在PCIe总线中，不同的总线事务采用的路由方式不相同。PCIe总线使用的数据报文首先在事务层中形成，这个数据报文也被称之为事务层数据报文，即TLP，TLP在经过数据链路层时被加上Sequence Number前缀和CRC后缀，然后发向物理层。

其中，TLP包的结构图如下图所示：

图中的TLP Digest即 ECRC（End-to-End CRC），是可选项。
此外，TLP的长度（包括其中的Header、Data和ECRC）是以DW（双字，即四个字节）为单位的。

TLP header的格式和内容会随着TLP的类型和路由（ID、Address、implcit）方式而改变，TLP的类型由Fmt（Format）决定，类型由type决定。

四、其他相关链接

1、PCIe物理层总结-PCIE专题知识（一）

2、PCIe数据链路层图文总结-PCIe专题知识（二）

3、PCIe物理层链路训练和初始化总结-PCIe专题知识（三）

4、PCIe物理层弹性缓存机制解析-PCIe专题知识（四）

5、PCIe热插拔机制（详细）总结-PCIe专题知识（五）

6、PCI总线及发展历程总结