PCIe系列专题之七：PCIe热插拔

当你准备在不断电的情况下插拔一块PCIe SSD时，你要小心了。如果在PCIe设备不支持热插拔的条件下，很可能会对主板或PCIe插槽造成损毁。

为了放置意外的发生，PCIe Spec设计了一种”No Surprise”热插拔机制，即，当用户要插拔PCIe设备时，必须先通知系统软件做好准备，然后通过指示灯告知用户热插拔的状态。

PCIe环境下的热插拔需要软件与硬件的通力合作。先来看一张示意图，红色框内属于软件方面的需求，绿色框内是硬件方面的需求。

软件方面主要包括：

• User Interface: 这部分由系统OS提供。主要允许用户可以请求插拔PCIe设备。

• Hot-Plug Service: 这部分也是由系统OS提供。主要负责处理用户插拔PCIe设备的请求。

• Standardized Hot Plug System Driver: 这部分驱动可以由系统OS或者主板提供。

• Device Driver: 这部分主要有适配卡提供。

硬件方面主要包括：

• Hot-Plug Controller: 主要负责接收和处理来自Hot Plug System Driver的指令。

• Card Slot Power Switching Logic: 主要被Hot Plug Controller控制，用于turn-on/off电源。

• Card Reset Logic: 按照Hot-plug System Driver的指示，Hot Plug Controller向需要插拔PCIe设备的插槽(Slot)传送PERST#信 。

• Power Indicator: 主要负责指示设备连接器上面的电源状态。

• Attention Indicator: 这个是警示灯，提醒用户热插拔失败状态，所以一般情况下处于关闭状态。

• Card Present Detect Pins: PCIe设计了两个用于检测PCIe设备是否存在的信 PRSNT1#和PRSNT2#。 PRSNT#1接地，当PCIe设备存在时，PRSNT#2拉高。

在介绍PCIe设备插拔的过程前，我们先了解一下PCIe插槽的On/Off状态:

PCIe Slot ON:

• 上电；

• RefClk参考时钟打开；

• PCIe链路是激活状态或者处于ASPM状态(L0s/L1)；

• PERST#信 处于无效状态。

PCIe Slot OFF:

• 断电；

• RefClk参考时钟关闭；

• PCIe链路是关闭状态或；

• PERST#信 处于有效状态。

如果要调整Slot上的状态，步骤如下：

PCIe Slot ON转为OFF:

• 先关停PCIe链路。主要发送EIOS序列进入高阻态；

• 其次，向slot发送PERST#信 ；

• 然后，关掉RefClk参考时钟；

• 最后，给slot断电。

PCIe Slot OFF转为ON:

• 先上电；

• 其次，打开RefClk参考时钟；

• 然后，解除slot上PERST#信 。

在PCIe slot上面插拔PCIe设备的步骤是什么呢/p>

移除PCIe设备:

初始状态是：Attention Indicator(Yellow)-Off，Power Indicator(Green)-On

步骤是：

• 用户通过压下Attention按钮或者在软件界面告知系统移除PCIe设备的消息。当按下Attention按钮之后，Hot-Plug Controller检查到这个讯息之后，会发送中断给Root Complex。之后，Hot-Plug Service会调用Hot-Plug System Driver去读取slot的状态信息并且侦测到Attention按钮的状态；

• Hot-Plug Service调用Hot-Plug System Driver让Power指示灯开始闪烁5s并通过状态寄存器来验证热插拔的请求；

• Hot-Plug Service命令Device Driver停用PCIe设备；

• 软件通过Link Control Register关闭PCIe链路；

• 软件命令Hot-Plug Controller关闭slot；

• 断电后，Power指示灯处于OFF状态；

• 系统为PCIe设备寻找对应的驱动，并将驱动放入内存；

• 系统取消对Slot的配置资源。

插入PCIe设备:

初始状态是：Attention Indicator(Yellow)-Off，Power Indicator(Green)-Off

步骤是：

• 用户安装PCIe设备，并且压下Attention按钮或者在软件界面告知系统安装PCIe设备的信息。主要通过发送中断的形式告知系统热插拔信息；

• 热插拔软件通过状态寄存器来验证热插拔的请求；

• 软件命令Power指示灯开始闪烁；

• 软件命令Hot-Plug Controller将Slot打开，让Slot处于ON状态；

• 上电后，Power指示灯处于ON状态；

• 系统为PCIe设备寻找对应的驱动，并将驱动放入内存；

• 系统调用驱动完成对PCIe设备的初始化。

   

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