LTPI协议的理解——2、LTPI实现的底层架构

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前言

前面讲了LTPI的定义和大概结构，接下来继续理解LTPI硬件实现的底层架构

一、体系结构

1、External Interface Controllers (也称为I/O中继器 I/O Relay)负责捕获（SCM）和重建（HPM）LPTI通道上的物理接口：

• GPIO
• I2C/SMBus
• UART
• OEM
• DATA
  CSR–配置和状态寄存器为BMC或其他设备提供了访问和控制SCM和HPM内部逻辑的方法
  2、Channel Controller
  这个模块负责：
• 链路状态机控制（链路训练和接口配置）
• 生成传出LTPI帧
• 解析传入LTPI帧
• CRC校验和生成和验证
• 逗号符号追逐和锁定
• 8b/10b编码和解码
  3、SerDes
  LVDS链路上数据的串行化和反串行化

从高级体系结构的角度来看，SCM CPLD和HPM CPLD LTPI体系结构构建块在SCM和HPM之间被认为是对称的，即两个CPLD上的TX路径和RX路径通常遵循相同的操作理论。SCM和HPM之间存在特定差异，例如，HPM和SCM训练要求的差异，或特定通道（如SMBus）的不同配置，其中一个CPLD将连接到SMBus Controller，而另一个连接到SMBus target。HPM和SCM的源代码在LTPI部分大部分是相同的。

三、实现细节

LTPI框图如下图所示：

SCM和HPM中的TX路径的工作方式如下：
1.物理接口上的信号由相应的控制器/中继器捕获：
a.I2C中继器–I2C/SMBus接口
b.GPIO控制器-GPIO接口
c.UART控制器-UART接口
d.OEM控制器-OEM接口
e.数据总线控制器-数据通道桥接至外部接口
2.LTPI信道控制器生成LTPI帧和CRC校验和
a.每个LTPI信道都在LTPI帧内的专用位字段上编码
3.然后使用8b/10b编码对帧进行编码
a.帧标志用帧逗点符号扩展（K码）
4.10b编码帧在LVDS TX链路上串行化

SCM和HPM中的RX路径的工作方式如下：

1、LVDS流量被捕获并反序列化到10b编码的FIFO缓冲器中
2、在10b数据流中，帧K码被捕获为LTPI帧的开始
a.该帧被解码为8b编码
3、再次检查帧的CRC校验和，并将其分解为LTPI信道
4、使用信道控制器/中继器在各个信道上重建信道状态
a.I2C中继器–I2C/SMBus接口
b.GPIO控制器-GPIO接口
c.UART控制器-UART接口
d.OEM控制器-OEM接口
e.数据总线控制器-数据通道桥接至外部接口

四、物理接口信号传输方法

LTPI使用以下通用方法来采集和隧道传输各种LTPI通道：

• 采样–I/O状态由LTPI进行采样，采样在LTPI帧中进行隧道传输
• 事件/状态检测-根据接口状态，为通道定义一组事件/状态，并在LTPI帧中进行隧道传输和隧道传输
• 随机存取读/写请求–外部接口触发随机存取内存映射通道

LTPI支持的接口也可以根据给定接口的RX和TX方向的同步来分类，即接口的隧道传输是否需要TX和RX方向在彼此之间同步：

• 异步-对于给定的信道和接口/链路，LTPI TX和RX路径是独立的
• 同步-对于给定的信道和接口/链路，LTPI TX和RX路径需要同步，以允许接口在隧道传输后正确工作
  根据这些定义，LTPI通道可以如下面的表所示进行表征。
  

总结

1、类似于高速收发器中需要字节对齐，K码检测，这个协议也涉及到这些
2、用到了8B/10B编码，那么帧内容应该都是以字节为单位进行组帧，同时在帧的头部设置为K comma用于判断是什么类型的帧，尾巴加上CRC校验，CRC校验的内容是不包含K Comma的其他内容
2、GPIO UART这些因为是直通的，因此可以直接进行采样
3、而I2C和DATA BUS这些是需要交互的，不能像GPIO UART那么简单的操作。例如I2C Master发起写操作的时候，写入7bit地址需要等待I2C Slave的ACK。这些都无法只通过一根线来进行传输。同时在等待ACK的时候，必须暂停I2C Master的工作，那么这里又使用了I2C的时钟扩展特性。