理解PCIe 5.0的传输电压特性

主要基于spec 8.3.3节的学习。

Tx电压参数包含equalization coefficients, equalization presets, min/max voltage swings.

8.3.3.1 2.5 and 5.0 GT/s Transmitter Equalization

2.5 和 5.0 GT/s 的 Tx 均衡只有去加重。 在 2.5 和 5.0 GT/s 处的 Tx 均衡去加重值是使用 500 次重复的compliance pattern在 0.5 UI 位置处使用跳变到非跳变平均眼图幅度的平均比率来测量的。

8.3.3.2 8.0, 16.0, and 32.0 GT/s Transmitter Equalization

8.0、16.0 和 32.0 GT/s 下的Tx 电压摆幅和均衡预设通过compliance pattern内的低频pattern进行测量。 该pattern由 64 个 0 和 64 个 1 的序列组成，由于ISI 效应会衰减并且信号将接近稳定状态所以可以精确测量电压。

8.0、16.0 和 32.0 GT/s TX需要实现基于preset和coefficient的均衡方式，前者是粗颗粒度的调节，后者是细颗粒度的调节。系数空间和预设空间都可以通过来自接收器的消息通过均衡程序进行控制。 均衡程序在与正常信令相同的物理路径上运行，并通过对现有协议链路层的扩展来实现。

所有 8.0、16.0 和 32.0 GT/s 发射器都必须实现对均衡过程的支持，而 8.0 GT/s、16.0 GT/s 和 32.0 GT/s 接收器可以选择使用对链路伙伴上的发射器的请求 更新发射机均衡。

Tx 均衡系数基于以下 FIR 滤波器关系，如图 8-4 所示。 均衡系数受到限制，将其最大摆幅限制在 ±unity 内，其中 c-1 和 c+1 为零或负数。 包含unity（统一）条件意味着只需指定三个系数中的两个即可完全定义 v_outn。

在本规范中，如此指定的两个系数是 c-1 和 c+1，其中隐含 c0。 请注意，系数幅度与 Tx 电压摆幅幅度不同。

Figure 8-4 Tx Equalization FIR Representation

8.3.3.3 Tx Equalization Presets

8.0 GT/s、16.0 GT/s 和 32.0 GT/s PCIe 信令必须支持表 8-1 中给出的全部预设范围。 预设是根据比率定义的，与前标和后标均衡电压相关。 前标 (Vc) 称为前冲，而后标 (Vb) 称为去加重。 该约定允许规范保留现有的2.5 GT/s 和 5.0 GT/s Tx 均衡定义，其中仅定义去加重，并且允许定义预冲和去加重，使得每个都独立于 另一个。表 8-1 中的容差也适用于 2.5 和 5.0 GT/s 去加重。 最大摆幅 Vd 也用于说明当 c+1 和 c-1 均非零时，Va 的摆幅不会达到 Vd 定义的最大值。 图 8-5 显示为发射机均衡的示例，但它并不是为了表示用于测量目的的信号。

PCIe 信令的高频特性使得测量单个 UI 脉冲高度变得不切实际。 因此，所有幅度测量均使用低频波形进行，如图 8-6 和图 8-7 所示。

表 8-1 和表 8-2 中定义的预设编号与表 4-4 中的名称相匹配。

Figure 8-5 Definition of Tx Voltage Levels and Equalization Ratios

Table 8-1 lists the values for presets; at 8.0 GT/s, 16.0 GT/s and 32.0 GT/s all preset values must be supported for full swing signaling.

Table 8-1 Tx Preset Ratios and Corresponding Coefficient Values

Notes:

1. Reduced swing signaling must implement presets P4, P1, P9, P5, P6, and P3. Full swing signaling must implement all the above presets.

2. P10 boost limits are not fixed, since its de-emphasis level is a function of the LF level that the Tx advertises during training. P10 is used for testing the boost limit of Transmitter at full swing. P1 is used for testing the boost limit of Transmitter at reduced swing.

8.3.3.5 Measuring Presets at 8.0 GT/s, 16.0 GT/s, and 32.0 GT/s

图 8-6 和图 8-7 说明了在使用 64 个0/64 个1序列测量preset时观察到的波形(这种序列是compliance pattern的一部分)。 根据preset是否实现de-emphasis、preshoot或两者都，相应的波形会有所不同。 下面说明的两种情况显示了preshoot和de-emphasis，可以通过注意均衡发生在边沿转换之前还是之后来区分。 对于de-emphasis和preshoot都存在的情况，在每个边沿转换之前和之后都会发生boost。 在所有情况下，感兴趣的电压都出现在波形的平坦部分（在 Vb 处），可以不受高频影响而准确测量。 Vb 的测量是64个0中的UI 57 到 62到64 个 1中的UI 57 到 62超过 500 次compliance pattern重复的平均电压进行的。

Figure 8-6 Waveform Measurement Points for Pre-shoot

Figure 8-7 Waveform Measurement Points for De-emphasis

除了 P4（预冲和去加重均为 0.0 dB）外，无法直接测量 Va 和 Vc，因为波形的这些部分是 1 UI 宽，因此会受到封装和breakout通道的衰减。但是可以通过测Vb，然后结合表8-2推算出来。

Table 8-2 Preset Measurement Cross Reference Table

8.3.3.6 2.5 GT/s和5.0 GT/s VTX-DIFF-PP的测量方法

2.5 GTs and 5.0 GT/s下，VTX-DIFF-PP (VTX-DIFF-PP-LOW for reduced swing) 通过发500次重复的compliance pattern，在0.5UI处测量平均眼图幅值来获得。

8.3.3.7 8.0 GT/s, 16.0 GT/s, and 32.0 GT/s VTX-DIFF-PP的测量方法

VTX-DIFF-PP (VTX-DIFF-PP-LOW for reduced swing)定义为未经均衡的输出电压swing,也即前文的Vd， 把c-1 and c+1 设置成0，在64UI "1"和64UI "0"的compliance pattern上测试。 如图8-8所示，通过将测量电压的曲线部分限制在每个半周期的最后几个UI（第57个到第62个），可以将ISI和开关效应降至最低。通过平均500次以上的compliance pattern，来降低高频噪声。

Figure 8-8 VTX-DIFF-PP and VTX-DIFF-PP-LOW Measurement