PCIe掃盲—PCIe錯誤檢測機制的詳細資料概述

PCIe總線錯誤檢測囊括了鏈路（Link）上的錯誤以及包傳遞過程中的錯誤，如下圖所示。用戶設計的應用程序層中的錯誤不屬于鏈路傳輸中的錯誤，不應當通過PCIe的錯誤檢測與處理機制處理，一般可借助設備特殊中斷（Device Specific Interrupt）等合適的方式進行報告與處理。

包傳遞過程的錯誤主要通過CRC編碼來檢測。PCIe定義了兩種CRC——LCRC和ECRC。其中LCRC（Link CRC）由數據鏈路層產生和校檢，用于檢測從一端的數據鏈路層發送到另一端的數據鏈路層的TLP是否發生的錯誤。而ECRC（End-to-end CRC）由事務層產生和校檢，且ECRC是可選的。

有人可能會質疑ECRC存在的必要性，因為LCRC已經對TLP進行了CRC校檢，在此基礎上多加一層ECRC可能是沒有必要的。這里來簡單地說明一下，一般情況下（尤其是沒有Switch的簡單PCIe總線系統中），ECRC的確是沒有必要存在的。ECRC主要為解決Switch中傳輸的可能錯在的傳輸錯誤問題的，換句話說，如果用戶的設計中并沒有Switch（只是簡單的Root與Endpoint的端對端直連），完全可以不使用ECRC。

如下圖所示，假設來自Endpoint的TLP被正確地傳輸到Switch的Downstream輸入端口（Ingress Port），Downstream輸入端口中的數據鏈路層也完成了對其的LCRC校檢，且未發現錯誤。然后Switch會將該LCRC移除，并添加新的序列號（Sequence Number），隨后重新計算LCRC，再將該TLP發送至Switch的Upstream輸出端口（Egress Port）。顯然，在此過程中TLP是不受保護的，一旦期間數據傳輸遇到錯誤等異常，可能會導致重新計算LCRC前的數據已經受到了破壞，且僅僅使用LCRC是無法發現這樣的錯誤的。

注：關于序列號（Sequence Number），可以參考前面的關于Ack/Nak的相關文章。

需要注意的是，ECRC是AER中的一部分，要想使用ECRC，該PCIe設備必須是支持AER的。

如果按照錯誤產生的層（Layer）來分，則可以分為物理層錯誤，數據鏈路層錯誤和事務層錯誤。

物理層錯誤（Physical Layer Errors）主要有：

· 8b/10b編解碼異常

· Framing異常（8b/10b編碼中是可選的，128b/130b中是必選的）

· Elastic Buffer錯誤（可選的）

· 起始字符失鎖（Loss of Symbol Lock）或者通道對齊失鎖（Lane Deskew）（可選的）

數據鏈路層錯誤（Data Link Layer Errors）主要有：

· LCRC校檢失敗

· 序列號（Sequence Number）異常

· DLLP中的16-bit CRC校檢失敗

· 鏈路層協議錯誤（Link Layer Protocol Errors）

事務層錯誤（Transaction Layer Errors）主要有：

· ERCR校檢失?。蛇x的）

· 異常的TLP（Malformed TLP）（即TLP的格式異常）

· 流量控制協議異常（Flow Control Protocol Violation）

· 不支持的請求

· 數據損壞（Data Corruption，又稱為Poisoned Packet）

· Completer Abort（可選的）

· 接收端溢出（Receiver Overflow）（可選的）

· 返回包超時（Completion Timeout）

· 不對應的返回包（Unexpected Completion，即Completion與發出的Request不一致）

當接收端的物理層檢測到TLP存在錯誤時，如果再將該TLP繼續傳送至數據鏈路層和事務層必然也會發現錯誤。而過多的錯誤會讓錯誤分析與處理變得困難。因此，沒有必要在向上傳遞該TLP，而是將其直接扔掉，并報告相應的錯誤。

然而，即使這樣，PCIe總線的錯誤報告中也有很多錯誤源自同一個錯誤源。因此需要對錯誤進行優先級排序，使得錯誤源（最底層的錯誤）的優先級更高，能夠最先得到處理。PCIe總線中的錯誤優先級排序如下（優先級從高到低）：

· 不可更正的內部錯誤（Uncorrectable Internal Error）

· 接收端Buffer溢出

· 流量控制協議錯誤

· ECRC校檢失敗

· 異常的TLP（Malformed TLP）

· AtomicOp Egress Blocked

· TLP包頭異常（TLP Prefix Blocked）

· 訪問控制服務（Access Control Services，ACS）異常

· MC（Multi-cast） Blocked TLP

· 不支持的請求（Unsupported Request，UR），Completer Abort（CA）或者不對應的返回包（Unexpected Completion）

· 接收到損壞的數據包（Poisoned Packet）