1. TLP包的包头

在PCIe的系统中，TLP包的包头的结构有许多部分是相似的，通过掌握这些常规的包头，能够帮助我理解在PCIe总线上各个设备之间是如何来进行数据的收发的。
下面的这个图在前面也见到过，是一个常用的请求包的格式。

1.2 通用字段

其中，通用的字段有：

通用字段	作用
Fmt	决定了包头是3DW还是4DW，TLP包是否包含数据
Type	决定了TLP包的类型，比如Mrd，Mwr，Cfg，Msg，Cpl，Cpld
TC	Traffic Class，用于决定TLP包处理的优先级，3bit，数值越大优先级也就越高
Attr	属性，共有3个bit，需要注意3个bit不是连在一起的，Attr[2]表示的是ID的一种排序方法。Attr[1]表示的是TLP包的传输是强序还是乱序，强序需要严格的按照TLP包的顺序，一次响应，可能会阻塞等待，知道当前TLP包处理完成。Attr[0]表示是否需要cache一致性，在进行大量数据的传输的时候，可以选择关闭cache，提高效率。
TD	TLP Digest 该字段为1的时候需要在TLP包的最末尾添加ECRC，0不需要添加
EP	TLP包错误信号
AT	Address Type，表示地址类型，是否需要进行地址的转换
Length	用于Mwr，Cpl，Msg包，以工10bit，0表示1024DW，1~1023分别表示对应数量的DW。TLP包的起始地址和结束地址不能跨4K的边界
First/Last DW BE	用于表示第一个DW和最后一个DW中有效的字节，每一位对应一个字节。对于数据量小于1个DW的情况下，First DW BE表示对应的有效数据，Last DW BE为0。对于数据量大于一个DW的情况下，Last DW不能为0，长度为0的包，两个BE都为0

1.3 内存请求 TLP包头结构

对于内存请求包的包头如上图所示，3DW和4DW对应的可访问的地址空间是不同的。

Requester ID
其中这个Requester ID由三部分组成：分别是BUS_NUM[7:0]、DEVICE_NUM[4:0]、FUNC_NUM[2:0]决定。在前面的博客当中，也介绍过PCIe端点设备在上电时候会被RC进行枚举检测，并分配对应的ID，每个设备的ID在上电时确定，在断电之前，是保持不变的。
TAG扩展标识
这个表示是由请求方产生的，可以和Request ID组成一个唯一的ID保证唯一性，可以用来识别应答信息，可以用于包过滤。

对于Mwr和Mrd TLP包，它们的包头信息基本是一致的，同样包含那些常规字段和Requester ID等。
但是读内存请求Mrd是一个非转发包Non-posted的包，需要一个独立的反馈事物来获取反馈回来的数据。
Mwr TLP包是一个转发包Posted，写TLP包当中就包含有数据。

1.4 完成包 CPL，CPLD包头

完成包的包头结构如下：

除了第一个DW的常规字段外还有一些特殊的字段，需要我来掌握一下：

字段	作用
Completer ID	指示是由谁反馈的数据
Requester ID	指示是谁请求的数据
Completion Status	3bit完成状态，000是成功，001是不支持，010是配置请求重试，100是忽略
Byte Count	指的是剩余未反馈数据的字节数量
Routing Tag	从请求包当中复制的表示信号
Lower Address	第一个有效字节地址的低7bit

需要注意的是：Lower Address和Length字段不能够跨越RC的边界也就是Root Completion Boundary RCB。CPLD包的边界可以是RCB的整数倍。

举一个RCB的例子：
如果系统的RCB是128字节，当前的读取数据的起始地址是0x0000_00F8,那么根据这个不能超过RCB的含义，也就是当前能够读取的数据，只能在最近邻的RCB整数倍附近，也就是0x0000_0100。
也就是说，如果一个TLP包请求读取从0x0000_00F8读取10个字节的数据的话，那么，由于不能跨越RCB的限制，第一个CPLD包只能返回8个字节的数据，也就是从0x0000_00F8到0x0000_00FF这8个字节的数据，然后在下一包当中会返回剩下的数据。

除了RCB需要注意之外，在PCIe系统中还有一个需要注意的参数就是最大负载大小(Max Payload Size)，这个参数决定了每一个TLP包一次最多能够传输多少字节的数据。

2. 具体的TLP组包分析

2.1 内存读请求Mwr

假设系统的一些参数如下：

PCIe的最大负载为MPS=512 字节；
系统边界RCB=128 字节；
需要读取的地址的起始地址：0x0010_00f8；
需要读取的长度：272 字节；
请求ID号Requester ID：0x0001；
回复者ID号Completer ID：0x1000；
标识Tag:0x00。

基于上面的消息我们就能够来模拟一个TLP包的传输了。

首先需要产生一个读请求包，所以可以确定Ftm字段和Type字段的值。
然后是TC，ATTR等字段，都保持为0就可以了。
然后需要注意的是要读取的数据长度为272字节，刚好是68个DW，所以在长度这里需要填入DW的长度，也就是0x44=0b00_0100_0100;由于读取的长度刚好是DW的正数倍，因此在First DW BE 和Last DW BE里面都填1，表示第一个和最后一个DW的数据中的每个字节都有效。
然后把TAG，ID填写到TLP包当中，最后是填写入地址就可以了。

因此，得到的最终的这个Mrd包的结果如下：

当RC接收到这个读取请求包之后，就会从内存当中读取数据，并把这些数据组成一个一个的TLP包通过ID路由的方式，发送给端点的PCIe设备。

2.2 Cpld

CPLD包的包头结构如下：

接下来就是返回的数据包的分析：

2.2.1 第一个CPLD包

首先确定CPLD包的类型，确定FMT字段和TYPE字段的值。
然后看第一个包能够发送多少数据，因为要读取的数据的地址是0x0010_00F8,由于不能跨RCB的边界，因此第一次能够读取的数据个数为8字节，所以第一个TLP包的长度为8/4=2DW。
然后是需要填写当前还剩多少字节的数据没有返回，由于第一个TLP还没有返回数据因此还剩下272个字节没有发送，所以这里需要填入272。
Status的值，需要根据返回的状态来确定，正确返回需要填入3’b000
然后依次把请求者ID和回复者ID还有TAG进行一个填写。
最后还需要关心的是一个Lower Address字段，该字段因该填入第一个有效字节的地址的低7位，也就是0x0010_00F8的低7位，也就是0x78。
然后在CPLD的包头后面，跟上从内存当中读出的数据就好了。
因此可以得到第一个CPLD包的内容如下：

2.2.2 第2个CPLD包

第一个CPLD包返回了8字节的数据，还剩下264字节的数据。根据最大负载的MPS=512字节，所以还剩下的数据小于最大负载。然后再考虑RCB，再保证不跨RCB的情况下能够传输的最大长度就是两个RCB的长度也就是256字节。因此，本次传输的数据的长度是256字节，换算成DW就是256/4=64=0x40。本次传输的其实地址是接着上一个包的结束地址，也就是0x0010_0100,可以可以构成第2个CPLD包。
关键参数：

长度64DW
剩余字节数264字节
Lower address，第一个有效字节的低7位也就是0x00

第3个CPLD包

在上一个包返回了256字节数据之后，还剩下8个字节的数据没有发送，因此在本包当中，还需要完成最后的这八个字节的发送。本次发送的起始地址是0x0010_0200;发送的长度是2个DW

这样就完成了本次请求的全部的CPLD包的返回了。

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