你将学习:
- USB4是什么?
- 使用Lane Adapter State Machine来描述逻辑链路层的行为。
- 调试和优化USB链接的逐步步骤。
USB Type-C连接器已经被广泛采用，包括USB、DP和Thunderbolt等标准。USB4是USB的最新版本，将在Type-C连接器的所有4个通道上并行传输和接收，在80gb /s的链路上，每个方向的绑定速率为40gb /s。
在usb3.2中，链路优化直接在高速TX/RX通道上执行;SBU(边带使用)线未被利用。在USB4中，链路训练是通过SBTX和SBRX线建立的。本文将为调试和优化USB4逻辑层链接做好准备。
在USB4链路可以启动之前，有许多步骤。VBUS必须存在，USB-PD协议必须同意链路伙伴和电缆可以以USB4速率运行。
USB4的物理数据速率在一个车道上为20gb /s，如果绑定有效比特率为40gb /s，需要以x2模式运行。许多其他高速标准的运行速度要快得多。USB4的挑战是，该连接需要与低成本电缆运行，如20 Gb/s x4管道或80 Gb/s。
把它们放在一起
既然我们了解了所需的各种信号，我们就必须找出访问、捕获和分析信号所需的不同解决方案。
图1提供不同组件的概述:
- N7019A提供对所有Type-C信号的访问:VBUS, CC for USB-PD, SBTX/SBRX和高速TX/RX线。
- mxr系列示波器具有实时协议触发功能，可以捕获SBTX/SBRX线路上感兴趣的事件。
- uxr系列示波器捕获高速20gb /s信号并进行协议分析。
逐步通过逻辑链路层
车道适配器状态机(图2)描述逻辑层在连接序列期间的行为。以下是每一个州和次州的逐步步骤:
- 当链接伙伴最初连接时进入CLd。
- 从CLd过渡到培训亚状态。
- 培训。执行TxFFE协商的Lock1子状态。
- 车道Bonding功能将两条单车道行车线转变为两条双车道行车线。
- 断开状态。
进入CLd状态
USB4被测设备(DUT)上电后，进入CLd状态。
通过对边带信道SBTX/SBRX“读链路配置AT”报文进行解码，可以看出该DUT处于Cld状态(图3)．在此状态下，高速Tx和RX通道处于不活动状态(图3 b)．
从CLd状态过渡到培训。LOCK1子状态(主车道)
在退出CLd状态后，车道适配器将过渡到训练。LOCK1子状态。在此状态下，符号同步，Lane参数在Lane两端之间传递。此状态下，高速TX和RX通道处于激活状态。这可以在SBTX/SBRX线路通道上通过触发“LT_Resume (Primary Lane)”数据包来识别(图4)．
在高速TX/RX车道上，您现在将看到背靠背的Symbol Lock Ordered Set/SLOS1(图4 b)．SLOS1是一种PRBS11模式，具有大量转换以促进位锁。
从CLd状态过渡到培训。LOCK1子状态(从/从车道)
虽然单车道操作是允许的后退位置，但USB4 dut需要在x2模式下运行和测试。因此，还需要对二级车道进行训练和优化。
在图5一个，触发发生在下级车道LT_Resume上。注意,在图5 b时，通道共模电压不保持。
培训。Lock1 TxFFE协商状态
培训。Lock1状态也是关键的TxFFE设置被协商的地方。这个状态一直持续到RxLocked(L0)和RxLocked(L1)完成。
为了捕获这个关键事件，我们需要在Rx Active数据包上触发(图6)．在此状态下，USB4高速通道将发送高过渡密度SLOS1(图6 b)．
TxFFE协商完成
在这种状态下，Rx Locked(L0)和Rx Locked(L1)在TxFFE寄存器的Rx状态字中被设置为1b(done)， rxrequest位被设置为0b(图7)．此外，传输层将确保高速通道有一个连续的空闲数据包流(图7 b)．
车道连接(两条单车道连接至两条双车道连接)
为了确保两个通道都有适当的歪斜，去歪斜的有序集应该是在TS2有序集之后发送的第一个字节。TS2有序集应该在CL0状态的适配器上传输，直到去斜有序集被发送。
双车道TxFFE完成后，Rx Locked (L1)设为“Done”(图8)．在图8 b，你可以看到在高速通道上从TS2有序集到反倾斜有序集的转换。
断开/系统睡眠状态
当一个链接伙伴断开连接时，重要的是要通过发送LT_LRoff事务来确保DUT进入系统休眠状态(图9)．高速车道在这个州也不活跃。
总结
USB4链路非常复杂，因为它的信号速率为20gb /s，其他三个车道的串扰也以20gb /s运行，需要聚合40gb /s，并且需要在有损耗的无源电缆上进行优化。
本文展示了工具来调试和优化USB4逻辑链路连接到DUT,触发正确的低速包装上的捕获边带和高速信号,解码信号,查看time-correlated模拟波形来确定潜在的信号完整性问题的链接。
