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FPGA 调试：PCIE XDMA 无 Link Up 状态使用 LTSSM 定位问题

FPGA 调试中 PCIE XDMA 无法 Link Up 时，通过检查时钟、复位及 LANE 约束排查。若仍失败，利用 LTSSM 状态机监控链路训练过程。常见故障点包括物理层就绪信号异常或 Lane 协商失败，如 AC 耦合电容缺失导致。最终通过替换电阻为电容解决链路问题，使驱动正常识别设备。

古灵精怪发布于 2026/4/9更新于 2026/4/220 浏览

FPGA 调试：PCIE XDMA 无 Link Up 状态使用 LTSSM 定位问题

问题现象

与驱动联调：驱动无法扫描到 Xilinx 的 PCIE 设备

通过 ILA 抓取 pcie_link_up 信号：发现 Link Up 一直为低

问题分析

出现这种情况，在 FPGA 中搭建测试环境，使用 XDMA+BRAM 的形式，减少其它模块的影响，框架如下：

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1. 检查 PCIE 的时钟

时钟必须使用原理图上的 GT Ref 差分时钟，通过 IBUFDSGTE 转为单端时钟。

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2. 检查 PCIE 复位

复位：PCIE 复位信号有要求——上电后，PCIE_RSTN 信号需在电源稳定后延迟一段时间再释放，通常是 100ms 以上。

而这 100ms 的时间，系统主要做以下的事情：

电源稳定时间
参考时钟稳定时间
PCIe IP 核的复位和初始化时间
链路训练时间

典型的 100ms 时间分配：

0-10ms：电源稳定 (Power Stable)
10-20ms：参考时钟稳定 (Refclk Stable)
20-30ms：复位释放和 PLL 锁定 (Reset Release & PLL Lock)
30-50ms：物理层初始化 (PHY Initialization)
50-70ms：链路训练 (Link Training)
70-100ms：设备配置 (Device Configuration)

为了避免这个问题，建议在程序中添加这么一段复位控制。但是有的时候你不添加也没有关系，因为有的时候硬件的复位时序可以满足这个 100ms 的要求，但是保险起见还是加上。

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3. LANE 检查

检查你的 LANE 约束，一般 XDMA IP 核生成的时候会自带一个约束文件，约束每个 LANE 的对外接口，但我们也可以自己约束，保证端口与原理图匹配即可。

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这些确认无误，还是无法 Link Up 的，先将 PCIE 降速为 1.0 X1，看看情况。

4. PCIE 降速

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如果还是不行，那我们需要检测 PCIE 的相关的几个状态。

5. 具体问题定位（PCIE LTSSM 状态）

这里我们需要查看 PCIE 的 LTSSM 状态机，那什么是 LTSSM 状态机呢？

是一种常用于 PCI Express（PCIe）接口的状态机，它可以控制 PCIe 总线的传输流程。LTSSM 由多个状态组成，每个状态都代表了不同的总线传输阶段。

5.1 给 LTSSM 信号添加 Debug

首先：勾选配置界面的 Use Class Code Lookup Assistant 这个选项。

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此时还是无法在端口显示出 LTSSM 信号，不要着急，按照你的流程生成 IP 核，执行完 Run Syn 操作，然后点击 Set up debug。

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在这里搜索 LTSSM 的小写，就能找到 ltssm_state 的信号，将其添加到 Debug 里面正常的综合实现就可以了。

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5.2 LTSSM 状态说明

LTSSM 状态机根据厂商不同会有微小的差异，我们使用的是瑞芯微的，我的状态卡在了 08 即 Lane 顺序检测。意味着是 Lane 的问题。

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那我们通过这个方式监控的除了 LTSSM 信号以外，还有几个关键信号。

5.3 其余关键信号说明

phy_rdy_n：物理层就绪，一种存在性检查，0：表示物理层就绪，1：表示异常。检查时钟是否存在？复位序列是否正常？PLL 是否正常锁定？电源是否 Power Good？
cfg_current_speed_o：协商的速率，PCIE 1.0/2.0/3.0 分别对应 1/2/3。
link_width：协商的宽度。

6. 故障点说明及解决

我的故障就是：

phy_rdy_n 为 0，说明物理层就绪，时钟和复位是正常的。
LTSSM 卡在了 0x08，且 Link_Width 为 0，说明是 Lane 的异常导致的。

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重新检查电路，发现主机的 TX 端，没有放置电容，而使用的是电阻，导致的 AC 耦合问题，将电阻更换为电容，链路问题解决。

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可以看到 Link Up 拉起，驱动可以正常检测到 PCIE 设备。

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