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SATA协议物理层 技术资料
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SATA协议物理层
2019年10月
内部资料
SATA物理层所实现的功能:
1、用特定的电压来传送1.5Gbps, 3.0Gbps,6.0Gbps 非归零串行码流
2、传送端提供100ohm 差分匹配阻抗
3、能够将10bit/20bit/40bit 或者更宽的并行数据流串行化传送
4、能够以±350ppm码率接收1.5Gbps, 3.0Gbps,6.0Gbps 非归零串行码流
5、接收端提供100ohm差分匹配阻抗
6、能够从串行码流中提取其他数据,比如时钟信号
7、能够对串行码流执行解串的操作
8、能够检测到K28.5控制字符并提供以位或者字为单位对齐的10bit/20bit
/40bit或者其他宽度的并行数据输出
9、提供特定的OOB带外信号检测与传送机制
10、能够使用OOB信号协议来初始化SATA接口,并且使用OOB时序来处理预
定义的速度协商功能
11、执行合适的上电时序与速率协商
12、能够提供设备状态信号到数据链路层,如设备已连接状态、设备断开
状态以及设备已连接但是协商失败状态
13、支持电源管理模式
14、执行传送或者接收端的阻抗校验功能
15、处理由于扩频传输时钟带来的数据传输频率变化,兼容命令激活的远端
回环请求以及 FIS帧自我测试模式
物理层原理框图:
Analog front end : 高速差分驱动与接收以及OOB信号产生电路
Fixed pattern source/detect : 生成或者处理ALIGN原语的电路模块
Data extraction block : 用于从高速信号流中分离出时钟与数据的
电路模块
DataIN: 从链路层传送到物理层的数据
PHYRESET: 将Phy 初始化到一个特定状态,并且通过接口生成
COMRESET OOB信号
PHYRDY: Phy 成功建立通讯的标志信号,包括接收与传输端
SLUMBER/PARTIAL : 两种低功耗电源管理模式
NEARAFELB/ FARAFELB : 近端回环与远端回环模式
SPDSEL:用户自定义特殊接口速率
COMMA: K28.5 控制字符检测标志
OOB信号:
COMRESET/COMINIT:主机发COMRESET, 设备发COMINIT
合规性测试:
Phy层可以分为传输层、互联层以及接收层
SATA为全双工通讯
电信号部分测试项目:amplitude, rise/fall time , frequency , jitter
Link performance 主要与链路上Frame error rate相关
Analog Front End 包括:
1、Squetch: 共模噪声控制
2、OOB信号检测
3、PLL 锁相环
Host 与Device 端TX/RX是交叉互联的
SATA Express电信号规范要求:
AC耦合电容
边带信号
电源
PCIE 与SATA 有不同的AC耦合电容要求:
PCIe gen1/gen2 75nf-265nf , TX side only ;
PCIe gen3 176nf-265nf , TX side only
SATA 最大12nf , both TX/RX
SATA Express 耦合电容要求:
SATA Express主机端没有耦合电容
PCIE 设备在RX/TX端均有耦合电容
此耦合电容需求同时符合SATA/PCIE 耦合
电容需求, SATA Express主机不支持SATA gen1 DC 耦合设备
SATA Express 接口侦测功能
定义了一个IFDet (interface detect)信号来侦测插入的设备是SATA设备还是PCIE设备
要求主机端有一个下拉电阻R1,PCIE设备端需要有一个R2上拉到Vsouce电压
对于SATA设备端来说,IFDet 信号总是下拉到GND的,但是当用传统的SATA 线连接的时候,
主机端IFDet 信号是开路的
当PCIE设备连接到SATA Express端口的时候,为了避免IFDet电路长期消耗直流功率,主机端
采用了一个D触发器+延时网络的电路来减少直流功耗的消耗;D触发器会将IFDet信号锁存
延时网络用于控制MOS管导通时间
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