PCI11101 PCIe交换机集成USB3.2主机控制器技术解析

Microchip Technology PCI11101 PCIe交换机（带USB 3.2主机控制器）将USB 3.2 Gen 2主机控制器和可编程I/O相结合。 Microchip Technology PCI11101具有4通道（4x8GT/s）上行端口和2通道（2x8GT/s）下行端口，可满足嵌入式应用对更高带宽PCIe子系统的需求。 该器件通过了PCIe版本4.x规范中GEN4合规性认证，可使用一个或多个通道实现PCIe上行，从而实现灵活的系统架构。PCI11101可确保从外部接口到交换结构和端点控制器的PCIe合规性。

数据手册：*附件：Microchip Technology 带USB3.2主机控制器的PCI11101 PCIe交换机数据手册.pdf

特性

• 集成式PCI交换机结构
  • 最大有效载荷：512字节
• 集成式PCIe物理接口
  • 4通道 (4x8GT/s) 上行端口
  • 支持单通道、双通道或四通道链路
  • 2通道 (2x8GT/s) 下行端口
• 集成USB 3.2 Gen 2 (10Gbps) 物理 接口
• 集成式xHCI USB 3.2 Gen 2（10Gbps）USB主机控制器
  • 10Gbps Gen 2 PHY
  • USB HS/FS/LS PHY
• 两个外部电源：+3.3V、+1.1V
• 全面的电源管理功能
  • PCIe 3.1低功耗子状态（LPSS）L2（带AUX 电源）
• 电源和I/O
  • 集成上电复位电路，具有可配置的欠压/过压保护
  • 闭锁性能超过150mA，符合EIA/JESD 78 II类标准
  • JEDEC 3A级ESD性能
• UART
  • RS232/RS485 的产品评估板
  • 自动方向控制
  • 支持标准和高级速度
  • 基本或全面信号支持
• 其他功能
  • 多功能GPIO
  • 可编程引脚多路复用器
  • 能够使用低成本25MHz晶体或时钟，以减少BOM
  • SPI外设接口
  • SMBus目标接口
  • SMBus控制器接口
  • PVT传感器
  • JTAG TAP
• 封装
  • 无铅、符合RoHS指令的132引脚DRQFN封装
• 环境条件
  • 有商业和工业级可供选择

方框图

PCI11101 PCIe交换机集成USB3.2主机控制器技术解析‌

---

‌一、核心架构与功能特性‌

1. ‌PCIe Gen4交换架构‌
   • 支持8GT/s线速率，通过PCIe 4.x规范认证
   • 提供4x8GT/s上行端口（支持单/双/四链路配置）和2x8GT/s下行端口
   • 集成512字节最大负载大小的PCIe交换矩阵
2. ‌USB 3.2 Gen2主机控制器‌
   • 符合xHCI规范，支持10Gbps传输速率
   • 集成USB Type-A/M.2接口PHY层，含过流检测(OCS)和端口控制功能
3. ‌可编程I/O子系统‌
   • 通过引脚复用器支持SMBus/SPI/UART/GPIO灵活配置
   • 提供多功能GPIO、JTAG TAP接口及PVT传感器集成

---

‌二、关键硬件设计要点‌

1. ‌电源管理设计‌
   • 双电源输入（+3.3V和+1.1V）
   • 支持PCIe 3.1 LPSS低功耗状态（L2需辅助电源）
   • 集成电压监控与ESD保护（JEDEC Class 3A标准）
2. ‌时钟架构‌
   • 仅需25MHz外部晶体或时钟输入
   • 内置时钟发生器降低BOM成本
3. ‌封装与可靠性‌
   • 132-pin DRQFN封装（RoHS合规）
   • 工业级温度支持（-40°C至+85°C）
   • 锁存保护电流>150mA（EIA/JESD78 Class II）

---

‌三、典型应用场景‌

1. ‌机器视觉系统‌
   • 通过PCIe高速传输摄像头数据
   • 利用USB 3.2 Gen2接口连接多光谱传感器
2. ‌服务器BMC扩展‌
   • 替代传统PCH实现外设管理
   • 通过SMBus控制IPMI设备
3. ‌数学加速卸载‌
   • PCIe Gen4带宽满足FPGA/ASIC协处理器互联需求