Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik PCIe; kreuzen RX TX


von pcie (Gast)


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Hallo,

die RX und TX Signal von PCIe müssen gekreuzt werden. Werden diese 
Signale auf dem Mainboard oder auf der PCIe-karte gekreuzt?

von Frank K. (fchk)


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Siehe PCI EXPRESS CARD ELECTROMECHANICAL SPECIFICATION, REV. 3.0
6.1. Connector Pinout

"• By default, PETpx and PETnx pins (the Transmitter differential pair 
of the connector) shall be connected to the PCI Express Transmitter 
differential pair on the system board, and to the PCI Express Receiver 
differential pair on the add-in card.
• By default, PERpx and PERnx pins (the Receiver differential pair of 
the connector) shall be connected to the PCI Express Receiver 
differential pair on the system board, and to the PCI Express 
Transmitter differential pair on the add-in card."

fchk

von pcie (Gast)


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Vielen Dank fchk. Auf https://en.wikipedia.org/wiki/PCI_Express steht 
das TX an den Pins B14 und B15 sind und die RX Auf A16/A17. Gilt das auf 
Mainboard seite oder auf add-in card?

von Frank K. (fchk)


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pcie schrieb:
> Vielen Dank fchk. Auf https://en.wikipedia.org/wiki/PCI_Express steht
> das TX an den Pins B14 und B15 sind und die RX Auf A16/A17. Gilt das auf
> Mainboard seite oder auf add-in card?

Das gilt fürs Mainboard.

Du solltest tunlichst mit den originalen Standards arbeiten. Das 
vermeidet Fehlerquellen. Füttere mal Google mit diesem String: "pcie cem 
spec filetype:pdf".

fchk

von pcie (Gast)


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Vielen Dank :)

Blöde Frage: Sind couple Caps innerhalb des differentiellen clocks auch 
notwendig?
Folgendes steht im CM4 Datenblatt:
https://datasheets.raspberrypi.org/cm4/cm4-datasheet.pdf
1
Connecting a PCIe device follows the standard PCIe convention. The CM4 has onboard AC coupling capacitors for CLK
2
and PCIe_TX signals.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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pcie schrieb:
> Blöde Frage: Sind couple Caps innerhalb des differentiellen clocks auch
> notwendig?

Ja. Durch die Koppelkondensatoren kann jede Seite unabhängig ihren 
DC-Arbeitspunkt wählen.

> Folgendes steht im CM4 Datenblatt:
> https://datasheets.raspberrypi.org/cm4/cm4-datasheet.pdf
>
1
Connecting a PCIe device follows the standard PCIe convention. The 
2
> CM4 has onboard AC coupling capacitors for CLK
3
> and PCIe_TX signals.

Und auch dort befindet sich also der Wink mit dem Zaunpfahl, die 
offiziellen Spezifikationen zu konsultieren.

von Frank K. (fchk)


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Andreas S. schrieb:
> pcie schrieb:
>> Blöde Frage: Sind couple Caps innerhalb des differentiellen clocks auch
>> notwendig?
>
> Ja. Durch die Koppelkondensatoren kann jede Seite unabhängig ihren
> DC-Arbeitspunkt wählen.

Das lese ich hier anders.

Siehe PCI Express Card Electromechanical Specification
Revision 4.0, Version 1.0
Abschnitt 2.1.1. Low Voltage Swing, Differential Clocks

"To reduce jitter and allow for future silicon fabrication process 
changes, low voltage swing, differential clocks are used, as illustrated 
in Figure 5. The nominal single-ended swing for each clock is 0 V to 0.7 
V and a nominal frequency of 100 MHz ±300 PPM. The clock has a defined 
crossover voltage range and monotonic edges through the input threshold 
regions as specified in Chapter 4."

Heißt also: Die einzelnen Teilsignale haben einen DC-Offset und können 
daher nicht AC-gekoppelt sein.

Dazu steht in PCI Express Base Specification, Rev. 4.0 Version 1.0
Abschnitt 8.6.2 REFCLK AC Specifications:

"
VMAX Absolute Max input voltage +1.15V (1), (7)
VMIN Absolute Min input voltage - 0.3V (1), (8)
(1): Measurement taken from single ended waveform.
(7): Defined as the maximum instantaneous voltage including overshoot.
(8): Defined as the minimum instantaneous voltage including undershoot.
"

Und PCI Express Card Electromechanical Specification
Revision 4.0, Version 1.0
Abschnitt 4.7.1. AC Coupling Capacitors

"The PCI Express Add-in Card and system board shall incorporate AC 
coupling capacitors on the Transmitter differential pair. This is to 
ensure blocking of the DC path between the PCI Express Add-in Card and 
the system board. The specific capacitance values are specified in the 
PCI Express Base Specification."

Auch da steht nichts vom RefClk.

Das ist bei PCIe 3 nicht anders.

fchk

: Bearbeitet durch User
von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Asche auf mein Haupt!

Eigentlich hätte ich es besser wissen müssen, da ich selbst schon 
PCIe-Baugruppen entwickelt habe. :-( Der Takt entspricht bei den meisten 
Anwendungen dem HCSL-Standard und wird senderseitig nicht durch 
Koppelkondensatoren abgetrennt. Die von Frank K. genannten Werte 
bezüglich der zulässigen Signalpegel sind korrekt. Ich empfehle hierzu 
einen Blick in die Application Note AN871 von Silicon Labs.

Den Grund, weswegen ich mir zu sicher war, konnte ich durch einen Blick 
in ein paar ältere Stromlaufpläne und Datenblätter herausfinden. Auf 
einer Baugruppe habe ich einen PCIe Switch PLX PEX8619 eingesetzt, und 
zwar in Verbindung mit den Taktverteiler Silabs Si53019-A02. PLX 
schreibt hierzu im Handbuch über den differentiellen Takteingang:
1
PEX_REFCLKn/p must be AC-coupled. Use a 0.01 to 0.1 µF capacitor.
Daher habe ich zwischen den beiden Bausteinen natürlich die 
beschriebenen Kondensatoren eingesetzt.

Die o.a. Baugruppe besitzt weiterhin einen Anschluss für eine 
Anschlusskabel gemäß "PCI Express External Cabling Specification 
Revision 2.0". Darin steht wiederum:
1
2.3.3. AC-coupling
2
The Cable Reference Clock shall be AC-coupled at the Upstream Subsystem (the source) transmitting the differential clock. A recommended value is 0.1 μF although other capacitor values are allowed within the signal integrity and rise/fall time specifications provided within 25 Section 2.12.3.

Also habe ich dort auch die entsprechenden Koppelkondensatoren 
eingefügt.

Mein Kunde schließt bei den meisten Installationen eine per PCIe-Kabel 
angeschlossene externe Kiste mit einer Bridge von PCIe auf PCI an, in 
der ein Texas Instruments XIO2001 verbaut ist. Diese Kiste ist jedoch 
ein Fremdprodukt, zu dem ich keinen Stromlaufplan habe. Im Datenblatt 
steht:
1
The REFCLK+ and REFCLK– terminals provide differential reference clock inputs to the XIO2001. The circuit board routing rules associated with the 100-MHz differential reference clock are the same as the 2.5-Gb/s TX and RX link routing rules itemized in Section 3.1. The only difference is that the differential reference clock does not require series capacitors. The requirement is a DC connection from the clock driver output to the XIO2001 receiver input.
2
3
...
4
5
Terminating the differential clock signal is circuit board design specific. But, the XIO2001 design has no internal 50-Ω-to-ground termination resistors. Both REFCLK inputs, at approximately 20 kΩ to ground, are high-impedance inputs.

Offenbar wird dann in der Kiste eine Schaltung stecken, die den 
notwendigen DC-Arbeitspunkt wiederherstellt, z.B. in Form von 
Spannungsteilern.

Wie ich soeben feststellen musste, befinden sich auf der von mir 
entwickelten Baugruppe fälschlicherweise entsprechende 
Koppelkondensatoren aber auch am Eingang des Si53019-A02. Dennoch 
funktioniert die Baugruppe einwandfrei in Verbindung mit der zugehörigen 
Prozessorbaugruppe und wird auch so schon seit Jahren so verkauft. 
Offenbar stellt sich da ein akzeptabler DC-Arbeitspunkt ein.

In den REFCLK-Ausgangsleitungen sind aber korrekterweise keine 
Koppelkondensatoren enthalten. Natürlich kann es wiederum Taktsenken 
geben, die ähnlich wie der o.a. PEX8619 o.ä. Koppelkondensatoren direkt 
an den Takteingängen vorschreiben.

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