4.2关于PCIE的链路层，如果是你该如何设计？

    PCIE数据链路层的设计方法挺值得我们学习，部分思路也适合板间或芯片间的数据交换。在介绍数据链路层内容之前可以先思考这样一个问题，这对我们理解后续内容有所帮助。

    如下两个设备进行全双工的数据交换。设备A是主设备，会主动发起读写请求，设备B是从设备。设备A、B的通信逻辑是：

1、如果收到读请求需立即返回数据

2、如果收到写数据需返回接收完成标志，但不会主动发起。

在通信的过程中，可能存在的问题无非以下两点：

1、是没有收到数据

2、收到数据包有问题

    但在不同场景会有不同的表现形式。一般会用到循环数和校验数这俩大法宝，CRC校验数保证数据包的完整性，循环数保证数据包的顺序。如下图是一包数据的构成，Payload就是我们所要传递的数据内容，CYC是循环数，每发送一包数据，就加一。

那么如何使用？

    校验数不必说，发送端添加，接收端检查。CYC检测是否丢包，是否存在乱序的情况。发送端和接收端都会维护一个循环数，例如设备A给设备B发送一包数据CYC是0，设备B收到检查是0，然后就应该给自己维护的CYC加一，因为下一包必然是1，等设备A给设备B再发送一包数据CYC是2并不是1，设备B就应该上报循环校验错误，并告知主设备。

    设备A发起请求后，应启动超时检查机制，当计数到一定值没有收到数据则认为两条链路最起码之一存在问题，这是主设备可以尝试再发几次，如果依旧收不到反馈就认为链路故障

    反馈链路通信存在问题，可以再重发数据，看看反馈数据是否还是有校验错，如果有则认为反馈链路存在问题

    设备B会将收到的循环数返回给设备A，如何是出错可能有大于和小于两种情况：

    1）收到序列号小于设备A当前序列号

    2）收到的序列号大于设备A当前序列号

给设备A发一包告知一下

    出错同样可能有大于和小于两种情况：

    1）收到序列号小于设备A当前序列号

    2）收到的序列号大于设备A当前序列号

    以上方案即可保证两点间的可靠传输，一般实践中，我们可能不去做重传机制，但数据检测机制是必须要有的，而PCIE的数据链路层则是检测与重传都有，它利用Ack/Nak数据包实现了类似上述的过程，保证传输的可靠性。

    数据链路层上连事务层，下接物理层，起到了一个承上启下的作用。链路层不仅负责事务层TLP包的收发和再次打包拆包，还会产生本层的数据包用于链路维护，数据链路层的数据包被称为Data Link Layer Packets (DLLPs)。DLLP只会出现在链路层，不会体现在物理层中。

    数据链路层主要目的是保证点对点数据交换的可靠传输。如下图是个TLP包的传输示例，一个TLP包可能会经过多个Switch到达目的地。但数据链路层不负责这些，他需要保证的是两个设备间的可靠传输，如下图DeviceA、B可能就是EP和Switch，也可能是Switch和Switch之间，也可能是Switch和RC之间，无论怎样，只描述两点之间的传输方式。 

    总之，数据链路层会有个除去TLP之外的数据包存在，叫DLLP，如下图概述性的介绍了数据链路层的数据处理逻辑，我们在后文会详细阐述。

    如下图是DDLP包的组成形式，包含一个字节来表示DDLP数据包的类型，3个额外字节表示该类型数据包所携带内容，最后2字节作为包校验。这一共是6个字节，实际上DLLP是8字节，如果物理层采用8B/10B编码会给数据包添加一个字节的SDP和一个字节的END俩控制符，SDP是Start of DLLP的缩写，表示帧开始，END也就是结束符。如果物理层采用128b/130编码，那会在帧头添加一共2字节的SDP，帧尾不加结束符。

    根据帧类型，DLLP数据包分为4种，如下表所示，保证TLP包传输完整性的Ack/Nak、电源管理、供应商自定义和流量控制，在数据链路层这章节主要介绍Ack/Nak的使用是如何保证TLP包传输完整性的，也就是下一节内容。