USB3.2超高速协议规范
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USB3.2 GEN2超高速链路初始化和训练

2021-06-06 2352 1

GEN2的链路初始化和训练和GEN1为似,基主要操作如下:

  • 配置和初始化链路
  • 位锁和符号锁
  • Rx均衡训练
  • LAN的极性反转
  • 块对齐(Block alignment)

训练序列由用于初始化位对齐、符号对齐、块对齐和优化均衡的有序集组成。

USB3.2 GEN2相对于GEN1多了一个块对齐。

位锁定是指时钟/数据恢复 (CDR) 电路从传入数据流中提取相位和频率信息的能力。 位锁定是通过发送足够长的位序列(包含交替的 0 和 1 的 D10.2 符号)来实现的,因此 CDR 将时钟大致集中在位内。

USB3.2 GEN2的位锁和USB3.2 GEN1的位锁念相同。

USB3.2 GEN2链路的训练规则

训练序列由用于初始化位对齐、符号对齐、块对齐扰频同步和接收器均衡的有序集组成。规则如下:

  • 训练序列有序集应包含 16 个符号并采用 128b/132b 编码。
  • TSEQ、TS1 或TS2 有序集的传输只能被SKP 有序集或SYNC 有序集中断。
  • 在GEN2训练期间,每 16384 个 TSEQ 集应传输一个 SYNC 有序集。
  • 当发送 TS1 或 TS2 有序集时(在恢复、轮询.活动、恢复.配置、热复位和轮询.配置期间),应在 Gen 2 操作中每 32 个有序集发送一个 SYNC 有序集。

TSEQ 训练序列被传输 524,288 次以允许测试许多系数设置。

对于 TSEQ、TS1 和 TS2 有序集,发射器需要跟踪在线传输的位(加扰后)的运行 DC 平衡。 运行中的 DC Balance 是传输的 1 数量和传输的 0 数量之间的差值。

PHY 应能够在任一方向跟踪至少 511 位的差异:511 个 1 比 0 多,511 个 0 比 1 多。 使用的任何计数器应在其限制(而非翻转)处饱和,并在达到其限制后继续跟踪减少。 例如,一个可以跟踪511位差异的计数器,如果检测到513的差异,就会在511饱和,如果以后差异减少2,则变为509。

在 Gen 2 数据块传输开始时,运行的 DC Balance 设置为 0.

对于传输的每个 TSEQ、TS1 或 TS2 有序集,发射机应评估运行的 DC 平衡并传输为符号 14 和 15 定义的 DC 平衡符号之一,如下面的算法定义。 如果需要减少 1 的数量,则传输 DC 平衡符号 20h(对于符号 14)和 08h(对于符号 15)。 如果需要减少 0 的数量,则发送 DC 平衡符号 DFh(对于符号 14)和 F7h(对于符号 15)。 如果不需要更改,则传输适当的 TS 标识符符号。 为符号 14 或 15 传输的任何 DC 平衡符号绕过加扰,而 TS 标识符符号遵循标准加扰规则。 应使用以下算法来控制 DC 平衡:

  • 如果在 TS 有序集的符号 11 的末尾运行, DC 平衡器 > 31,则传输符号 14 的 DFh 和符号 15 的 F7h 以减少 0 的数量,或传输符号 14 的 20h 和符号 15 的 08h 以减少 1s 的数量。
  • 否则,如果在 TS 有序集的符号 11 末尾运行, DC平衡器 > 15,则为符号 15 发送 F7h 以减少 0 的数量,或为符号 15 发送 08h 以减少 1 的数量。 传输符号 14 的正常 TS 标识符符号(加扰)。
  • 否则,为符号 14 和 15 传输正常的 TS 标识符符号(加扰)。

在确定 TS 有序集是否有效时,接收器可以检查符号 14 和 15 的以下值: 解扰后的适当 TS 标识符符号,或符号 14 解扰前的 DFh 或 20h 的有效 DC 平衡符号, 或 F7h 或 08h 的有效 DC 平衡符号,然后为符号 15 解扰。

Gen 2 操作所需的新有序集是数据流起始 (SDS) 有序集。 这仅针对 Gen 2 操作定义,没有 Gen 1 对应项。 它应在 Polling.Idle、Recovery.Idle 和 Hot Reset.Exit 期间传输以定义转换从有序集块到数据流。 它不得在任何其他时间传输。当不处于环回状态时,跟在 SDS 有序集之后的块应该是一个数据块,并且该数据块的第一个符号是数据流的第一个符号。

#USB3.2 Gen 2 TS1 Ordered Set

Symbol Number Symbol Description
0-3 1Eh TS1 Identifier
4 00h Reserved for future use
5 见Gen 1/Gen 2 Link Configuration表 Link Functionality
6-13 1Eh TS1 Identifier
14-15 TS1 Identifier (1Eh) or a DC Balance Symbol TS1 Identifier or DC balance

#USB3.2 Gen 2 TS2 Ordered Set

Symbol Number Symbol Description
0-3 2Dh TS2 Identifier
4 00h Reserved for future use
5 见Gen 1/Gen 2 Link Configuration表 Link Functionality
6-13 2Dh TS2 Identifier
14-15 TS2 Identifier (2Dh) or a DC Balance Symbol TS2 Identifier or DC balance

USB3.2 GEN2 SYNC Ordered Set

Symbol Number Symbol Description
0,2,4,6,8,10,12,14 00h Symbol 0 SYNC identifier
1,3,5,7,9,11,13,15 FFh

#USB3.2 GEN2 SDS Ordered Set

Symbol Number Symbol Description
0 through 3 E1h SDS Ordered Set Identifier

USB3.2 Gen 1/Gen 2 Link Configuration

4 through 15 |55h| Body of SDS Ordered Set

USB3.2 GEN2 训练控制位

训练控制位位于 TS1 和 TS2 有序集中的链路功能符号中。
链路配置字段的位 0 和位 2 不应同时设置为 1。 如果接收器在接收到的链路配置字段中检测到这种情况,则应忽略所有训练控制位。

USB3.2 Gen 2信息块对齐

在链路训练期间,SYNC 块的 132 位是一个唯一的位模式,接收器使用它来确定接收到的位流中块头的位置。 从概念上讲,接收器可以处于块对齐的三个不同阶段:未对齐、对齐和锁定。 定义这些阶段是为了说明所需的行为,但并不意味着指定所需的实现。

  • 未对齐阶段:接收器在退出低功耗链路状态时或在定向时进入此阶段。 在此阶段,接收器监控 SYNC OS 接收到的比特流。 当检测到一个时,它们调整与它的对齐并进行对齐阶段。对齐阶段:在此阶段,接收器监视接收到的比特流以获取同步有序集。 如果检测到 SYNC OS 的对齐方式与当前对齐方式不匹配,则接收器应将其对齐方式调整为新接收的 SYNC OS。 收到 SDS OS 后,接收器将进入锁定阶段。 如果接收到未定义的块头,则允许接收器返回到未对齐阶段。 当接收 SKP 订购的长度集不是 16 时,接收器应根据需要在此阶段调整对齐符号。

  • 对齐阶段:在此阶段,接收器会监视接收到的 SYNC 有序集的比特流。 如果检测到 SYNC OS 的对齐方式与当前对齐方式不匹配,则接收器应将其对齐方式调整为新接收的 SYNC OS。 收到 SDS OS 后,接收器将进入锁定阶段。 如果接收到未定义的块首标,则允许接收器返回到未对齐阶段。 当接收 16 个符号以外的 SKP 有序长度集时,接收器应根据需要调整此阶段的对齐。

  • 锁定阶段:接收器在此阶段不应调整其块对齐。 数据块预计会以给定的对齐方式接收,调整块对齐方式会干扰这些块的处理。 如果接收到未定义的块头,接收器应返回到未对齐或对齐阶段。 当接收 16 个符号以外的 SKP 有序长度集时,接收器应根据需要调整此阶段的对齐。

在进入 U1 时,发射器可能会在断电之前发送非预期数据。 这些位没有意义,可能是由于在发送器内部并行数据路径中间结束的块边界而出现的.

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