USB3.2超高速协议规范
USB3.2 GEN1链路训练状态
上电复位
上电复位完成时或者VBus有效时
- 端口的链路训练和状况状态机（LTSSM）应初始化为Rx.Detect
- TSSM和PHY层变量（如Rx均衡器设置）应该被复位到它的默认状态。
- 端口的接收器终端阻抗应该满足RRx-DC规范。
带内复位（InBand Reset)
带内复位分为2种
- HOST Reset:主机给设备发送TS2有序集并将Reset位置位。复位完成后，端口的LTSSM应从Rt.Detect和Polling转换至U0。
- Warm Reset：满足tRset的LFPS信号。Warm Reset将导致LTSSM转换至Rt.Detect状态，重新训练链路。
链路训练和状况状态机LTSSM
SS.Inactive 是一个链路错误状态，链路处于不可操作non operable ）状态，而需要软件干预 software intervention 。
SS.Disabled 是一个链路状态，其中超高速连接性被禁止，并且链路可能处于 USB 2.0 模式 。
四个操作性链路状态：
- U0：高速链路使能状态，包正在传输或者链路处于空闲态，是链路的工作状态。
- U1:是低功耗状态，没有执行包传输，链路可以被禁止以允许节能。
- U2:相对于U1更加节能，但是以增加退出延迟为惩罚。
- U3:链路挂起状态。
| 状态 | 特点 | 退出延迟 | 节能效果 |
|---|---|---|---|
| U0 | 全速工作，链路活跃 | - | - |
| U1 | 浅睡眠，快速唤醒 | ~1-2µs | 中等节能 |
| U2 | 深睡眠，唤醒更慢 | ~50-100µs | 更高节能 |
| U3 | 挂起/休眠 | 几ms | 极低功耗 |
延迟惩罚 = 从U2状态恢复到U0（正常工作状态）所需的时间
设备进入U2 → 硬件停止大部分时钟/降低PLL频率/关闭部分电路 → 主机想要传数据
↓
需要唤醒设备：重新锁定PLL、恢复时钟、重新训练链路
↓
等待50-100µs后，才能发送第一个数据包
↓
↑↑↑ 这个等待时间就是延迟惩罚 ↑↑↑
xHCI驱动和硬件通过一系列机制来平衡功耗和延迟：
| 机制 | 作用 |
|---|---|
| 延迟容忍报告 | 设备告诉主机”我能接受多长的唤醒延迟”，主机据此决定进U1还是U2 |
| 自动降级 | 发现设备频繁收发数据时，主动将链路维持在U1/U0，避免反复进U2 |
| 超时配置 | 设定空闲多长时间才允许进U2，需要低延迟的场景调大超时值 |
四个链路状态
4个链路状态Rx.Detect,Polling,Recovery和Host Reset用来进行链路的初始化和训练。
| 状态 | 一句话 |
|---|---|
| Rx.Detect | 敲敲门，看看有没有人在 |
| Polling | 调对讲机，直到声音清晰 |
| Recovery | 信号花屏时快速重新对焦 |
| Hot Reset | 强制重启整个系统 |
设备插入
│
▼
Rx.Detect（检测到对方存在）
│
▼
Polling（训练，锁定5Gbps链路）
│
▼
U0（正常工作）
│ ┌────────────────┐
│ │ 信号变差/从Ux唤醒│
▼ ▼ │
正常工作 ←──── Recovery（快速重新训练）
│
│ (主机主动触发)
▼
Hot Reset（强制复位）
│
▼
返回 Rx.Detect，重新初始化
1. Rx.Detect（接收检测）
做什么：检测物理链路的另一端是否有设备存在。
原理：
- 发送端在差分线上发送低电平信号
- 检测是否有接收端端接电阻（对地50Ω）产生的电气反射
- 有反射 = 有设备；无反射 = 无设备
通俗理解：用手敲门，听有没有回声——有声代表另一侧有墙（有设备），无声代表洞开（无设备）。
2. Polling（轮询/训练）
做什么：建立可靠的5Gbps链路，实现位对齐和符号同步。
子步骤：
| 过程 | 说明 |
|---|---|
| LFPS | 低频周期信令，10-50MHz |
| TEEQ | 时钟频率，位锁定，符号锁定 |
| TS1 | 接收端均衡 (Receiver Equalization) 训练 |
| TS2 | 链路功能配置 (Link Configuration) |
通俗理解：两人调对讲机——先确认对方在听（Rx.Detect），然后调频对码直到声音清晰（Polling）。
3. Recovery（恢复）
做什么：当链路出现信号质量下降或需要从低功耗状态（U1/U2/U3）唤醒时，重新进行训练。
触发场景：
| 场景 | 说明 |
|---|---|
| 从U1/U2/U3唤醒 | 退出低功耗状态，重新锁定信号 |
| 信号质量变差 | BER升高，需要重新对齐 |
| 速度协商 | 从5Gbps降级到480Mbps（USB 2.0） |
| 方向切换 | 双单工链路上反转数据流方向 |
做的事：基本重复Polling的训练过程（发送TS1/TS2序列），但更快完成。
4. HostReset
做什么：主机强制设备复位，重新初始化整个链路。
触发方式：
- 主机在差分线上发送特定的电气序列（连续发送”00000001”或TS1序列中的复位位）
- 非USB 2.0那种通过D+上拉信号的方式
效果：
- 设备接收到Hot Reset后，必须复位其USB 3.0物理层
- 然后从头开始链路训练（Rx.Detect → Polling → U0）
二链路状态
| 对比项 | Loopback | Compliance Mode |
|---|---|---|
| 测试目标 | 比特错误率 (BER) | 发射器信号质量（眼图等） |
| 被测对象 | 接收 + 发送环路 | 发射器单端 |
| 数据源 | 外部测试设备发送PRBS | 芯片内部生成固定码型 |
| 是否需要比对 | 是（发 vs 收比对） | 否（只抓取分析波形） |
| 典型工具 | 误码仪 + 测试夹具 | 示波器 + USB测试夹具 |
| 认证用途 | 接收器灵敏度测试 | 发射器兼容性认证 |
| 阶段 | 作用 |
|---|---|
| 芯片流片后验证 | 用Loopback测试PHY的BER是否达标 |
| USB-IF认证 | 必须通过Compliance Mode信号质量测试 |
| 量产测试 | 快速Loopback测试筛选不良芯片 |
| 客户集成调试 | 协助客户定位链路不稳定问题 |
loopBack回环模式
做比特错误率（BER）测试，验证物理层（PHY）的接收和发送功能是否正常。
设备收到什么比特，就原封不动发回去（环回路径可以是近端或远端）
触发方式为TS2中的LOOPBACK位标识
Compliance Mode（合规模式/一致性模式）
进行发射器（Tx）电气兼容性测试，验证USB设备的信号质量是否符合USB-IF规范。
进入Compliance Mode后，设备会循环发送特定的标准测试码型
触发方式为TS2中的TS1序列中的CP位标识
测试设备（如示波器+USB测试夹具）捕获这些信号，分析：
- 眼图：眼高、眼宽、抖动
- 上升/下降时间
- 去加重/预加重
- 抖动成分（RJ/DJ/SJ）
