3、Detect状态（检测）：Detect.Quiet子状态、Detect.Active子状态、接收器检测逻辑与电气空闲退出

Detect 状态是 PCIe 链路训练状态机（LTSSM）的初始状态，也是物理层连接建立的起点。当链路从复位（Fundamental Reset）或电气空闲（Electrical Idle）中恢复时，LTSSM 首先进入 Detect 状态。该状态的核心目标是：检测对端设备是否存在，并确认链路两端的物理连接是否完好。Detect 状态内部包含两个子状态：Detect.Quiet 和 Detect.Active，通过有序的电气序列完成接收器检测。

3.1 Detect.Quiet 子状态：静默等待与电气空闲退出

Detect.Quiet 是 Detect 状态的入口子状态。进入该状态后，发送端（Tx）必须保持 电气空闲（Electrical Idle） 状态，即差分电压维持在共模电平附近，不发送任何数据或信令。此静默期的目的是：

• 消除残余电荷：确保前一次链路操作在传输线上残留的电荷完全泄放，避免干扰后续检测。
• 等待对端稳定：为对端设备从复位或低功耗状态恢复提供足够的稳定时间。
• 准备退出电气空闲：在静默期结束后，Tx 必须主动退出电气空闲，进入 Detect.Active 子状态。

电气空闲退出（Electrical Idle Exit）是 Detect.Quiet 结束的标志。Tx 必须将差分电压从共模电平快速提升到正常摆幅，并开始发送 Detect 信令序列。退出过程需要满足特定的电气特性，包括上升时间、过冲和稳定时间，以确保对端接收器能够正确识别退出事件。

3.2 Detect.Active 子状态：接收器检测逻辑

Detect.Active 是 Detect 状态的核心工作阶段。在此子状态下，Tx 执行 接收器检测（Receiver Detection） 逻辑，以判断对端是否存在有效的接收器（Rx）。检测原理基于 交流耦合电容的充放电特性：

1. 发送检测脉冲：Tx 在差分对上发送一个已知幅度和宽度的电压脉冲（通常为低摆幅脉冲，约 200-400 mV）。
2. 监测反射/回波：由于传输线末端存在交流耦合电容（通常为 75 nF 或 100 nF），如果对端连接了有效的 Rx，电容会吸收部分能量，导致反射波形与开路状态不同。Tx 通过比较发送脉冲与反射脉冲的幅度、时间或斜率，判断接收器是否存在。
3. 判定结果：
   • 检测成功：若反射特性符合预期（电容负载存在），则判定对端 Rx 存在，链路进入 Polling 状态。
   • 检测失败：若反射特性显示开路或短路（无有效电容负载），则判定对端不存在，链路重新回到 Detect.Quiet 子状态，等待下一次检测机会。

3.3 接收器检测逻辑的详细流程

接收器检测逻辑在硬件层面通常由 模拟前端（AFE） 和 检测状态机 协同完成。下表总结了检测过程中的关键参数和判定条件：

3.4 Detect 状态流程图

下图展示了 Detect 状态内部的状态转换关系，以及接收器检测逻辑的决策路径：

3.5 Detect 状态的关键设计要点

在硬件实现中，Detect 状态的设计需要关注以下几个关键点：

• 电气空闲检测器：接收端必须配备电气空闲检测器（Electrical Idle Detector），用于识别 Tx 是否处于空闲状态。该检测器通常基于共模电压比较器实现，阈值设定在 50-100 mV 范围内。
• 检测脉冲生成：Tx 的检测脉冲必须具有精确的幅度和宽度，以避免误触发或损坏对端电路。建议使用专用的脉冲生成电路，而非依赖数据路径。
• 噪声容限：在高速链路中，反射信号可能被噪声淹没。设计时应保证检测阈值留有至少 20% 的噪声容限，并考虑使用多次采样平均来提高可靠性。
• 跨时钟域同步：Detect 状态机通常运行在低速参考时钟域（如 100 MHz），而检测脉冲生成在高速时钟域（如 2.5 GHz）。需要设计可靠的跨时钟域同步逻辑，避免亚稳态。

3.6 Detect 状态与后续状态的衔接

Detect 状态的成功完成是链路训练的第一步。一旦接收器检测通过，LTSSM 立即进入 Polling 状态，开始进行速率协商和位锁定。如果检测失败，LTSSM 会循环在 Detect.Quiet 和 Detect.Active 之间，直到检测成功或系统复位。这种循环机制确保了链路在热插拔或电源波动后能够自动恢复。

下表总结了 Detect 状态与其他 LTSSM 状态的交互关系：

通过 Detect 状态的精确定义和实现，PCIe 链路能够在物理层建立可靠的连接基础，为后续的速率协商和数据传输铺平道路。