嵌入式系统与单片机|技术阅读
登录|注册

您现在的位置是:嵌入式系统与单片机 > 技术阅读 > PCI Express板卡电气机械规范

PCI Express板卡电气机械规范

PCI express card electromechanical specificationRevision 5.0, Version 1.0June 9, 2021
规范内容• Auxiliary signals辅助信号连接器上也提供一些辅助信号,以协助某些系统级功能实现。高速信号逻辑电平与先进的硅工艺兼容。可选择的低速信号被定义为使用+3.3V+3.3Vaux电源,因为它们是可用的最低公共电压。大多数专用集成电路 (ASIC, Application Specific Integrate Circuit)工艺使用与+3.3 V兼容的高压(厚栅氧化层)输入/输出晶体管。提供+3.3 V电源允许PCI Express使用现有的控制总线结构信号传输,避免了信号缓冲和总线桥接。• Add-in Card hot insertion and hot removal扩展卡热插拔规范中所涉及热插拔的讨论均适用于PCIE CEM form factorCEM (form factor)对热插拔的支持仅限于不需要通过辅助电源连接器补充电力的扩展卡。其它PCIE form factor热插拔的执行则不同。• Power delivery功率传输规范中定义的供电(功率传输)不仅适用于扩展卡,也适用于连接器,线缆和系统。• Thermal management热管理• Add-in Card electrical budget扩展卡电气预算下列与链路相关的每个电气参数的预算被定义:- AC coupling capacitors交流耦合电容- Insertion loss插入损耗- Jitter抖动- Lane-to-lane skew通道间偏差- Crosstalk串扰- Transmitter De-emphasis and Equalization Skew within a differential pair差分对内发送器去加重和均衡偏差- Differential data trace impedance差分数据走线阻抗- Differential data trace propagation delay差分数据走线传输延迟• Connector specification连接器规格• Card form factors and implementation扩展卡form factors和执行• System requirements系统需求• Supplemental auxiliary power connector specification附加的辅助电源连接器规格
规范目标支持32.0 GT/s, 16.0 GT/s, 8.0 GT/s, 5.0 GT/s and 2.5 GT/s数据速率(单方向)需要时使能hot plug (可控热插拔)hot swap(非受控热插拔)利用台式机和服务器的共性允许PCIPCIE扩展卡共存展望未来可扩展性可扩展以满足未来带宽需求准许PC架构未来发展演变最大限度地提高扩展卡的互操作性以为用户提供灵活性低成本支持具有更高功率需求的PCIE扩展卡可升级性增强终端用户体验
电气概述规范的电气部分涉及辅助信号、热插拔(hot plug)、供电(功率传输power delivery)和扩展卡互连电气预算。而PCI Express发送器和接收器的电气要求在PCI Express Base Specification中指定。除了通过PCI Express接口发送和接收数据所需的信号外,还有一些信号可能是在系统环境中实现PCI Express连接或提供某些所需功能所必需的。这些信号被称为辅助信号。它们包括:• Reference clock (REFCLK-/REFCLK+), must be supplied by the system (see Section 2.1)参考时钟, 由系统提供(参见Section 2.1)• Add-in Card presence detect pins(PRSNT1# and PRSNT2#), required扩展卡存在检测引脚( (PRSNT1# and PRSNT2#), 必需信号• PERST#, required基本复位信号,必须信号• CLKREQ#, optional时钟请求(clock request), 可选信号• JTAG, optionalJTAG, 可选信号• SMBus, optionalSMBus, 可选信号• Wake (WAKE#), required only if the device/system supports wakeup and/or the Optimized Buffer Flush/Fill (OBFF) mechanism唤醒信号,仅对支持唤醒或优化的缓存刷新和填充(OBFF)机制的设备或系统是必须信号Power Brake(PWRBRK#), optional功率降低信号,可选信号+3.3 Vaux, optional, required if device/system supports SMBus.+3.3 Vaux电源轨,对支持SMBus设备或系统是必须信号信号REFCLK, CLKREQ#, JTAG, SMBus, PERST#, WAKE# and PWRBRK#在第2章中描述。+3.3 Vaux电源信号在第4章中描述。PRSNT1# and PRSNT2#信号在第3章中描述。PCI Express扩展卡支持受控热插拔(hot plug)和非受控热插拔(hot swap),但它们的实现是可选择的。非受控热插拔(hot swap)仅被其它form factor PCI Express支持,将在其它规范中描述。从本规范5.0修订版开始,存在检测信号卡边缘指的长度与所有其它卡边缘指的长度相同。因此,此规范不支持非受控热插拔。本规范延续受控热插拔的电气支持。PCI Express Base Specification定义(受控)热插拔仍然是必须的。规范5.0修订版热插拔环境存在检测图示见下图。 

规范4.0修订版热插拔环境存在检测图示见下图。可以看到存在检测信号卡边缘指长度的区别,也可以体会到首先断开检测(first-break)连接器触点实现及作用。 

为了支持热插拔,存在检测信号引脚(PRSNT1#PRSNT2#)定义在连接器和扩展卡最两端。第3章讨论了PCI Express热插拔的详细实现。4章规定了PCI Express扩展卡的电气要求,其中包括功率传输(电力供应)和互连电气预算。电源通过PCI Express连接器提供给PCI Express扩展卡,使用三个电压轨:+3.3V+3.3Vaux+12V。并非所有平台都需要+3.3 Vaux电压轨(3.3 Vaux电压轨的更多信息请参见4.1章节)扩展卡的最大功率定义基于卡的尺寸大小和链路宽度(link width)(4.2章节中描述)。第4章描述了互连的电气预算,重点是扩展卡的损耗和抖动要求。第5章描述了通过辅助电源连接器向扩展卡供电的可选择的电源供应。
机械概述PCI Express用于桌面、移动、服务器以及网络和通信设备的许多不同应用中。因此,存在多种形式的form factor和连接器,以满足这些不同应用的独特需求。1-1ATX或基于ATX的系统中使用的垂直边缘卡PCI Express连接器的示例。有一系列这样的连接器,包含116PCI Express通道(lane)。基本带宽(BW, bandwidth)版本支持单个PCI Express通道。高带宽版本支持16 PCI Express通道,适用于图形、高速网络、计算加速器等对带宽要求较高的应用。 

垂直边缘卡连接器在服务器市场领域也有应用。图1-2为使用PCI Express 扩展竖板(riser)的服务器配置示例。按照扩展卡和系统板描绘,扩展竖板(riser)通常被认为是系统板的一部分。 

本规范侧重于垂直边缘扩展卡PCI Express连接器和form factor的要求,涵盖以下内容:通孔和标贴技术的连接器配对接口和PCB封装。连接器的电气、机械和可靠性要求,包括连接器测试规程。扩展卡form factor - 包括卡内的禁止布线区域以及退出机箱涉及典型桌面系统机箱(ATX / microATX form factor)的输入/输出连接器和配对线缆所需的禁止布线区域。连接器和扩展卡定位,以及典型桌面系统板(ATX / microATX form factor)上的禁止布线区域。连接器的定义和需求将在第6章讨论,扩展卡form factor和实现问题将在第11章讨论。文档中各图中驱动尺寸(单位)均为mm。方便起见,英寸(单位尺寸作为从动尺寸)也一起显示。规范所有卡的装配图纸中: (详情参见后续卡装配图纸)a.基准V是卡装配主要原件面的平面。b.基准W为边缘连接器的前沿面。c.基准X为垂直于基准面V和基准面W的两个槽边被测侧平行平面的中腔。