PCIe 是如何发现对端设备的：Receiver Detect

PCIe 总线是一种端到端的总线，即总线的两端连接了分别连接了一个 PCIe 设备。那么，这两个设备上电之后是怎么发现对面的另一个设备的？对于 Root Complex 或者 Switch ，它们是如何知道自己的 downstream port 上有没有连接其他设备？ 对于 PCIe Endpoint，它们又如何知道自己的 upstream port 有没有被正确的连接到 Root Complex 或者 Switch 上？


这些问题的答案就是：Receiver Detect。


Receiver Detect 是 PCIe 协议规定的一套用于检测对端的接收逻辑 Rx 是否存在或者是否正常工作的逻辑流程。


我们知道，每个 PCIe 设备都有自己的发送逻辑 Tx 和 接收逻辑 Rx。Receiver Detect 逻辑是发送逻辑 Tx 的一部分，通过判定对端的接收逻辑 Rx 的状态，来识别对端设备是否存在或者是否正常共工作。


PCIe 链路在初始状态时，需要检测对端设备是否存在，然后才能进行链路训练。


Receiver Detect 的原理：通过检测对端设备接收逻辑 Rx 的 DC 共模输入阻抗，来判断接收端是否存在。如果设备 A 的发送逻辑 Tx 发现其负载的 DC 阻抗在 Z_RX-DC 范围（40 Ω ~ 60 Ω）之内或者小于 40 Ω 时，那就可以认定 对端 Device B 的接收逻辑 Rx 存在。


PCIe 协议规定：

• 当接收逻辑 Rx 处于正常工作状态时，其 DC 共模输入阻抗 Z_RX-DC 应该在 40 Ω ~ 60 Ω 之间。
• 当接收逻辑 Rx 的 Vcc 没有上电，VD+ 信号或者 VD- 信号的电压伏值大于 0 时，其 DC 共模输入阻抗 Z_{RX-HIGH-IMP-DC-POS} 最小为 50 kΩ。
• 当接收逻辑 Rx 的 Vcc 没有上电，VD+ 信号或者 VD- 信号的电压伏值小于 0 时，其 DC 共模输入阻抗 Z_{RX-HIGH-IMP-DC-NEG} 最小为 1.0 kΩ。

总结来说，只要 Device B 的 Rx 存在并且工作正常，那么其 DC 共模输入阻抗要远小于 Device B 不存在或者 Device B 的 Rx 工作不正常时的阻抗。 Device A 的 Tx 只要能够检测到阻抗的差别就可以判断 Device B 是否存在或者是否工作正常。


具体过程：

1. 发送逻辑 Tx 在提高 V_D+ 和 V_D- 信号的电压伏值之前，需要先保持 V_D+ 和 V_D- 信号的伏值是一个恒定的 DC 共模电压值，暂且将该值记为 V_base（注意，V_base 不是官方名称，只是随便起的）。
2. 发送逻辑 Tx 暂时提高 VD+ 和 VD- 信号的电压（不能超过 V_base + V_{TX-RCV-DETECT}）。此时，发送端将产生一个脉冲波形至接收逻辑 Rx。这个脉冲波形将穿越发送链路上的 AC 耦合电容，最后达到接收逻辑 Rx。
3. 发送逻辑 Tx 根据 V_D+ 和 V_D- 信号的脉冲波形通过接收逻辑 Rx 时的电流曲线，判断接收逻辑 Rx 是否正常工作。如果通过这个电流曲线，发现是 Z_RX-DC 起作用，此时电流强度的有效值较大，表明接收逻辑 Rx 正常工作；如果发现是 Z_{RX-HIGH-IMP-DC-POS} 或者 Z_{RX-HIGH-IMP-DC-NEG} 起作用，此时电流强度的有效值较小，表示接收逻辑 Rx 不存在或者没有加电。

记忆关键点：

1. 判断对端设备是否存在或者工作正常，只需判定它的接收逻辑 Rx 是否存在或者工作正常。
2. Rx 存在并且工作正常时，其输入电阻小；否则，其输入电阻很大。
3. 改变 Device A 的 Tx V_D+ 和 V_D- 电压值，如果有效电流大，则意味着对面的输入电阻小，从而证明对端设备 Device B 的 Rx 存在并且工作正常；如果有效电流小，则意味着对面的输入电阻大，从而证明对端设备 Device B 的 Rx 不存在或者工作不正常。

参考资料：王齐，《PCI Express 体系结构导读》

PCIe 总线是一种端到端的总线，即总线的两端连接了分别连接了一个 PCIe 设备。那么，这两个设备上电之后是怎么发现对面的另一个设备的？对于 Root Complex 或者 Switch ，它们是如何知道自己的 downstream port 上有没有连接其他设备？ 对于 PCIe Endpoint，它们又如何知道自己的 upstream port 有没有被正确的连接到 Root Complex 或者 Switch 上？


这些问题的答案就是：Receiver Detect。


Receiver Detect 是 PCIe 协议规定的一套用于检测对端的接收逻辑 Rx 是否存在或者是否正常工作的逻辑流程。


我们知道，每个 PCIe 设备都有自己的发送逻辑 Tx 和 接收逻辑 Rx。Receiver Detect 逻辑是发送逻辑 Tx 的一部分，通过判定对端的接收逻辑 Rx 的状态，来识别对端设备是否存在或者是否正常共工作。


PCIe 链路在初始状态时，需要检测对端设备是否存在，然后才能进行链路训练。


Receiver Detect 的原理：通过检测对端设备接收逻辑 Rx 的 DC 共模输入阻抗，来判断接收端是否存在。如果设备 A 的发送逻辑 Tx 发现其负载的 DC 阻抗在 Z_RX-DC 范围（40 Ω ~ 60 Ω）之内或者小于 40 Ω 时，那就可以认定 对端 Device B 的接收逻辑 Rx 存在。


PCIe 协议规定：

• 当接收逻辑 Rx 处于正常工作状态时，其 DC 共模输入阻抗 Z_RX-DC 应该在 40 Ω ~ 60 Ω 之间。
• 当接收逻辑 Rx 的 Vcc 没有上电，VD+ 信号或者 VD- 信号的电压伏值大于 0 时，其 DC 共模输入阻抗 Z_{RX-HIGH-IMP-DC-POS} 最小为 50 kΩ。
• 当接收逻辑 Rx 的 Vcc 没有上电，VD+ 信号或者 VD- 信号的电压伏值小于 0 时，其 DC 共模输入阻抗 Z_{RX-HIGH-IMP-DC-NEG} 最小为 1.0 kΩ。

总结来说，只要 Device B 的 Rx 存在并且工作正常，那么其 DC 共模输入阻抗要远小于 Device B 不存在或者 Device B 的 Rx 工作不正常时的阻抗。 Device A 的 Tx 只要能够检测到阻抗的差别就可以判断 Device B 是否存在或者是否工作正常。


具体过程：

1. 发送逻辑 Tx 在提高 V_D+ 和 V_D- 信号的电压伏值之前，需要先保持 V_D+ 和 V_D- 信号的伏值是一个恒定的 DC 共模电压值，暂且将该值记为 V_base（注意，V_base 不是官方名称，只是随便起的）。
2. 发送逻辑 Tx 暂时提高 VD+ 和 VD- 信号的电压（不能超过 V_base + V_{TX-RCV-DETECT}）。此时，发送端将产生一个脉冲波形至接收逻辑 Rx。这个脉冲波形将穿越发送链路上的 AC 耦合电容，最后达到接收逻辑 Rx。
3. 发送逻辑 Tx 根据 V_D+ 和 V_D- 信号的脉冲波形通过接收逻辑 Rx 时的电流曲线，判断接收逻辑 Rx 是否正常工作。如果通过这个电流曲线，发现是 Z_RX-DC 起作用，此时电流强度的有效值较大，表明接收逻辑 Rx 正常工作；如果发现是 Z_{RX-HIGH-IMP-DC-POS} 或者 Z_{RX-HIGH-IMP-DC-NEG} 起作用，此时电流强度的有效值较小，表示接收逻辑 Rx 不存在或者没有加电。

记忆关键点：

1. 判断对端设备是否存在或者工作正常，只需判定它的接收逻辑 Rx 是否存在或者工作正常。
2. Rx 存在并且工作正常时，其输入电阻小；否则，其输入电阻很大。
3. 改变 Device A 的 Tx V_D+ 和 V_D- 电压值，如果有效电流大，则意味着对面的输入电阻小，从而证明对端设备 Device B 的 Rx 存在并且工作正常；如果有效电流小，则意味着对面的输入电阻大，从而证明对端设备 Device B 的 Rx 不存在或者工作不正常。

参考资料：王齐，《PCI Express 体系结构导读》