PCIE定位：PCIe需要的debug设计

1、 PCIe debug环境说明

本文将以PCIe EP用户逻辑举例，描述PCIe可以添加哪些定位手段。如图所示，PCIe IP作为endpoint与RC对接，用户实现了应用逻辑，与PCIe IP进行交互，交互信号中data格式为TLP报文格式，且交互信号包含相应的控制信号，例如PCIe配置空间和IP相干的配置信号。

常见的Debug设计可以通常有：中断、锁存状态、统计计数和实时状态。添加Debug设计的目的通常是定位功能故障和性能故障。功能故障通常有链路不通，出现错包，PCIe部分 function无法访问等等。性能故障通常速率协商未到最高速率、传输速率不及预期等等。添加debug手段可以在芯片调试时有效提高定位效率，快速发现并解决问题。

2.用户需要添加的debug手段

2.1.最常见的统计计数

常见的统计技术有，发起的请求数量和收到的请求响应数量、正确的数量和错误的数量、单个function的统计以及所有function的统计。已发起的dma read请求、已返回的dma read 响应。已发起的dma write请求、已返回的dma write 响应。已收到的memory space 访问以及返回的memory space 响应。

2.2.ltssm 状态机

记录ltssm 协商过程，锁存ltssm最近的若干次数值，便于分析ltssm协商过程。ltssm 实时状态可读统计ltssm进入L0状态的次数和退出L0状态的次数

2.3.PCIe 关键使能信号

PCIe IP关键信号包含vf/pf_bus_master_en、vf/pf_function_level_reset、hot reset、金手指复位perst，如下表格才采用英文简写描述。如上的关键信号只有0和1两种状态，都需要记录实时状态、统计0-->1跳变次数、统计1-->0跳变次数

2.4.异常完成报文锁存若干cpld/cpld 报文头信息

采用ram或者寄存器锁存收到的cpl/cpld报文头信息，可以根据需要选择锁存的字段，如下所示，强烈推荐锁存Completion Status 、EP、Completer ID、Requester ID等信息方便问题定位。

2.5.异常请求debug

发现异常请求时记录异常信息。场景1：无效function的请求，例如当前PCIe只有128个VF，即VF0~VF127，结果收到了VF128的请求。此时需要锁存请求类型、VF number以及产生错误中断，方便问题定位。

2.6.记录cpld时延信息

为了便于计算性能，EP发起的memory 读请求(俗称dma read)，需要统计时延，即从发起dma read请求开始到收到最后一个CPLD/CPL时消耗的时间，并且期望debug设计能够记录不同时延段位的dma read请求数量。debug设计可配置延时上限，一旦超时延时上限，则锁存dma read请求信息，方便调试者定位。

2.7.统计流控信号

当应用逻辑写数据速率过大或者RC端数据处理能力较弱时，RC反馈给EP的credit更新跟不上应用逻辑写数据的速率，会导致EP对应用逻辑产生反压，即credit_fc置1。此时将影响应用逻辑dma write的速率，通过观察credit_fc的统计计数可以初步判断影响性能的因素。

3.结束语

出现问题的原因可能是代码bug，可能是配置的寄存器数值错误，也可能是配置顺序流程不正确，添加debug设计就是为了能够高效定位问题。本文仅仅简单描述了部分需要添加的debug手段，欢迎大家留言补充。