PCIe扫盲——物理层电气部分基础（二）之De-emphasis

这一篇文章中，我们主要来聊一聊PCIe中的信号补偿技术（Signal Compensation）——De-emphasis。需要注意的是，Gen1&Gen2与Gen3的De-emphasis实现机制差别较大，而本文只介绍Gen1&Gen2相关内容。如需了解Gen3的相关内容，可自行查阅Gen3的PCIe Spec。

高速信号传输中有一个非常棘手的问题，就是当传输速率变得越来越高的同时，数据间隔单元（Unit Inerval，UI）也会变得越来越小。这导致前一个bit的数据会对后面bit的数据造成影响，如果不去除这些影响，将会导致误码率飙升，甚至通信无法继续。

此时，还存在另一个问题，如果系统中出现几个连续的1（或者0），而接下来的信号为0（或者1）时，信号的电压可能达不到要求，如下图所示。这种前面的信号会影响后面的现象，我们称之为ISI（Inter-Symbol Interference）。产生这种现象的罪魁祸首是传输线的介质损耗，具体会在SerDes的专栏文章中详细介绍。

注：虽然PCIe采用了8b/10b编码，但是仍然会出现连续的5个0或者5个1（一些控制字符，如COM）。

为了解决这个问题，PCIe采用了一种叫做De-emphasis的技术，具体细节如下：

·        当前后电平极性变化时，不使用De-emphasis；

·        连续相同极性电平的第一个bit，不使用De-emphasis；

·        只有连续相同极性电平的第一个bit之后的bit，才使用De-emphasis；

·        对于2.5GT/s，De-emphasis将电压较少3.5dB。对于5GT/s，则是6dB；

·        Beacon信号也需要进行De-emphasis，但是规则稍有差别。

注：Beacon信号在之前关于LTSSM的文章中介绍过。

如下图所示：

一个De-emphasis的例子如下图所示：

采用De-emphasis之后的PCIe设备接收端信号如下图所示：

差分的例子：

此外，对于部分使用低摆幅（Reduced Swing）的PCIe设备来说，一般不需要使用De-emphasis。考虑到，这种低摆幅的设备一般传输线都比较短（甚至是同一颗芯片/封装里面），介质损耗相对较小。