TSEQ和TS1、TS2
在USB 3.0的链路训练中,TSEQ、TS1和TS2这三种训练序列(Training Sequences)是分工明确、按顺序执行的,它们共同完成从物理信号锁定到链路功能配置的全部工作。
简单来说,它们的核心分工如下:
- TSEQ (Training Sequence):负责物理层的“粗调”,主要帮助接收端实现位锁定(Bit Lock)和符号锁定(Symbol Lock),为后续的精准通信打下基础。
- TS1 & TS2 (Training Sequence 1 & 2):负责链路层的“精调”和“协商”,主要进行接收端均衡(Rx Equalization)训练、链路功能配置(如是否进入环回模式、禁用加扰等)以及极性校正和通道对齐。
1. TSEQ:物理层的“粗调”先锋
TSEQ是链路训练开始后发送的第一个序列,它的目标是实现最基础的物理层信号锁定。
核心任务1:位锁定 (Bit Lock):
接收端的时钟数据恢复电路(CDR)需要从接收到的串行数据流中提取出时钟信号。TSEQ序列包含了足够丰富的0/1跳变沿,帮助CDR电路找到正确的采样频率和相位,将时钟与数据位对齐。核心任务2:符号锁定 (Symbol Lock):
在USB 3.0中,数据是以 symbols为单位进行传输的。接收端需要明确知道symbol的边界在哪里。TSEQ发送特定的、重复的标识符,使得接收端能够通过匹配这个已知的图案来确定symbol的边界。执行细节:
- 时长:在Gen 2模式下,TSEQ会被发送 **524,288次(GEN1发送65536次)用于遍历和测试不同均衡器系数设置的时间。
- DC平衡:为了保持信号的直流平衡,TSEQ会监控已发送的1和0的数量差,并在必要时通过特定的符号(
DFh/F7h或20h/08h)进行补偿。
2. TS1 & TS2:链路层的“精调”与“配置”
在完成基础的位和符号锁定后,TS1和TS2接管后续工作,它们的内容和功能更为复杂。
核心任务1:接收端均衡 (Receiver Equalization) 训练:
这是TS1/TS2最重要的任务之一。在高速信号传输时,信号会因线缆和PCB的损耗而衰减。链路双方会通过发送TS1/TS2,动态调整发送端的预加重和接收端的均衡器,以补偿高频损耗,确保眼图张开、误码率降低。这个过程是LTSSM(链路训练状态机)在Polling状态下的核心工作。核心任务2:链路功能配置 (Link Configuration):
TS1和TS2的Symbol 5携带了一个关键的 “链路功能”字段,用于协商和配置链路层的特定行为。该字段的定义如下表所示:
| 位 (Bit) | 功能描述 |
|---|---|
| Bit 0 | Reset (重置):仅由主机设置,用于复位下游设备。 |
| Bit 2 | Loopback (环回):当此位被置1时,接收方将进入数字环回模式,常用于测试和合规性认证。 |
| Bit 3 | Disable Scrambling (禁用加扰):当此位置1时,接收方会禁用加扰功能。 |
| Bit 4 | Local loopback in repeater (中继器本地环回):用于将链路中最近的中继器置于本地环回模式。 |
| Bit 5 | Bit-level re-timer Tx compliance mode (位级重定时器发送合规模式):用于将位级重定时器置于发送合规模式,同样主要用于测试。 |
核心任务3:其他基础配置:它们还携带着用于 通道极性反转(Lane Polarity Inversion) 和 多通道对齐(Lane Alignment) 的信息,确保数据被正确接收。
TS1与TS2的区别与执行顺序:
- 标识符不同:TS1的标识符是
1Eh,而TS2的标识符是2Dh,接收端通过识别标识符来区分它们。 - 执行顺序:在链路训练流程中,TS1通常在TS2之前发送。链路双方首先通过交换TS1来完成大部分训练和配置工作。当配置基本稳定后,开始交换TS2序列,TS2携带的信息结构与TS1完全相同,主要作用是确认和锁定在TS1阶段达成的配置。完成TS2交换后,链路就会准备进入
Polling.Idle或Recovery.Idle状态,随后发送 SDS (Start of Data Stream) 序列,标志着正式数据流即将开始。
- 标识符不同:TS1的标识符是
SEQ, TS1, TS2 功能对比
| 特性 | TSEQ | TS1 / TS2 |
|---|---|---|
| 主要目标 | 物理层锁定(位、符号) | 链路配置与优化(均衡、功能协商) |
| 具体工作 | 1. CDR时钟恢复 2. 确定symbol边界 |
1. 接收端均衡训练 2. 交换/确认链路功能(环回、复位等) 3. 极性校正、通道对齐 |
| 关键内容 | 固定的训练序列图案 | Symbol 5的功能字段 |
| 发送顺序 | 首先发送 | 之后发送(TS1 -> TS2) |
| 类比 | 教练让运动员先活动关节 | 教练开始布置战术并确认战术 |
如果对链路训练状态机 (LTSSM) 中的具体状态(如Polling、Recovery)是如何一步步使用这些序列的,或者对某个功能位(如Loopback)的具体应用场景感兴趣,可以随时告诉我。
USB3.2超高速协议规范





