S4.2.4.5 Lane Polarity Inversion

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S4.2.4.5 Lane Polarity Inversion

一 本章节主讲知识点

1.1 Polarity Inversion 极性反转

1.2 Lane Reversal 通道翻转

二 本章节原文翻译

2.1 极性反转

原文摘录：

PCIe 协议规定，必须支持该特性。该特性的目标也是为了简化 PCB 的布线。每个 lane 都包含一组发送（Tx）和接收（Rx），而 Tx 和 Rx 分别包含两根差分信号线（D+ 和 D-）。Polarity Inversion 的作用就是把某个设备的 D+ 变成 D-，D- 变成 D+。

开启 Polarity Inversion 之后的效果如下图所示：

为了实现D+和D-正负极检测，接收逻辑Rx需要查看接收到的TS1或TS2中的Symbol 6到15：如果在TS1中接收到的是D21.5而不是D10.2，或者在TS2中接收到的是D26.5而不是D5.2，那么该Lane的极性就被反转了，必须被纠正。 

我们可以理解：发送D+和接收D+具有约定一致的模拟电路电气特性，发送D-和接收D-也具有约定一致的模拟电路电气特性。如果不按照D+对接D+ ， 那么接收数据将会错误。

 2.2 通道翻转

对于包含多个 lane 的设备，都是从 lane 0 开始顺序编号。一般情况下，两个 PCIe 设备相连时都是 lane 0 接 lane 0，lane 1 接 lane 1，以此类推。但是，有些场景中，为了简化 PCB 的布线，需要从逻辑上反转 lane 的编号，从而避免在 PCB 交错布线。只要一个设备支持 Lane Reversal 就可以。首先，一个设备在内部反转 lane 的编号，然后在链路训练时会检测到 lane 编号被反转。鉴于 Lane Reversal 并不是 PCIe 协议规定必须支持的特性，所以硬件设计人员在设计板级电路时需要确认 PCIe 发送设备或者接收设备的其中一个支持 Lane Reversal 特性之后才能按照非交错方式布线。

下图展示了 Lane Reversal 的效果：

三 本章节关联知识点

3.1 差分信号

由于PCI-E传输的信号是差分信号，所以这里有必要讲解一下差分线的定义：

相位信号和单端信号对比：传统的单端信号通过相对于地线的电势差的高低来传递，所以只需要一根地线就可以，传递几路信号只需要相应数量的信号线就可以了；而差分信号使用一根公共地线（电势为0），传输一路信号时，需要两根信号线，一根相对于地线的电压是正的（电势为正），另一根电压为负的（电势为负），绝对值相同（相位相差180度），用两根信号线的电势差高低来传递信号，只不过传递两个信号，假如一根信号线为3.3V，另一根信号线就是-3.3V，地线是0。这种看似浪费线的传输方式其实有很多优势：第一，因为地线是可以控制的，所以不会因为线长带来的压降而导致地线的差异，进而可以降低传输的电压来降低功耗（早期的AGP 2X的工作电压高达5V，而现在的PCI-E已经低于1.5V了）；第二，因为电磁干扰对差分信号两根信号线的影响几乎相同，即使有干扰，高电势依然相对于低电势高，而单端信号则可能因为干扰而将低电势变成高电势，导致传输错误，因此差分信号抗干扰性强。现在，大多数高速串行接口都采用了差分信号，比如USB3.0/3.1、PCI-E、HDMI、以太网等。
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四 本章节存疑问题

2.1 222

五 总结