4. Detect状态（退出条件）：成功检测到远端设备或超时重试
Detect状态是PCIe链路训练状态机（LTSSM）的初始物理层状态。当链路从复位或低功耗状态进入Detect时，物理层尚未确认对端设备的存在。本章聚焦于Detect状态的两个退出条件：成功检测到远端设备（从Detect.Quiet迁移至Detect.Active）以及超时重试机制。
4.1 Detect状态子状态划分
Detect状态内部包含两个子状态：Detect.Quiet和Detect.Active。退出条件在这两个子状态中分别触发。
| 子状态 | 持续时间 | 行为描述 | 退出条件 |
|---|---|---|---|
| Detect.Quiet | 12 ms（典型） | 发送器保持电气静默（Common Mode电压），等待对端信号 | 检测到接收端阻抗变化（远端设备存在）→ 进入Detect.Active |
| Detect.Active | 最多2个训练序列（TS）周期 | 发送器发出脉冲探测信号，主动探测对端设备 | 成功检测到远端设备 → 进入Polling状态；超时 → 返回Detect.Quiet |
关键指标：Detect.Quiet的静默时间由PCIe Base Spec规定为至少12 ms，这是为了保证链路两端能够同步退出低功耗状态。实际硬件实现中，该时间可能略有浮动，但必须满足最小时间要求。
4.2 退出条件一：成功检测到远端设备（Detect.Quiet → Detect.Active）
当链路处于Detect.Quiet子状态时，接收器持续监测差分信号线上的阻抗变化。远端设备的存在会导致接收端差分阻抗从高阻（约10 kΩ）变为低阻（约100 Ω）。一旦检测到该变化，状态机立即从Detect.Quiet迁移至Detect.Active。
在Detect.Active中，发送器发出探测脉冲（Detection Pulse），该脉冲是一个宽度为2个UI（Unit Interval）的差分信号。接收器通过回波反射或信号完整性分析确认远端设备的存在。若确认成功，则退出Detect状态，进入Polling状态。
检测成功条件：
- 接收端阻抗从高阻（>10 kΩ）跳变至低阻（<150 Ω）
- 探测脉冲的回波幅度超过阈值（通常为200 mV差分摆幅）
- 连续2个探测脉冲均被正确识别
4.3 退出条件二：超时重试
若在Detect.Quiet中等待12 ms后仍未检测到远端设备，状态机不会无限等待，而是触发超时重试机制。此时状态机从Detect.Quiet直接返回Detect.Quiet（即重新开始静默等待），并递增内部重试计数器。
超时重试的典型流程如下：
- 进入Detect.Quiet，启动12 ms定时器
- 定时器溢出，未检测到远端设备
- 重试计数器加1
- 若重试次数 < 最大值（通常为3次），则重新进入Detect.Quiet
- 若重试次数达到最大值，则链路标记为链路失败（Link Down），上报错误
工程陷阱：某些早期PCIe实现中，Detect.Quiet超时时间被错误配置为10 ms，导致与对端设备时序不匹配，链路反复进入Detect状态无法建立。务必确认硬件设计中的定时器精度在±5%以内。
4.4 Detect状态迁移流程图
以下SVG图展示了Detect状态内部的两个子状态及其退出条件，包括成功检测路径和超时重试路径。
4.5 退出条件对比总结
| 退出条件 | 触发子状态 | 迁移目标 | 典型时间 | 失败处理 |
|---|---|---|---|---|
| 成功检测到远端设备 | Detect.Quiet → Detect.Active | Polling状态 | 12 ms + 2个TS周期（约2 μs） | 无失败路径（检测成功即迁移） |
| 超时重试 | Detect.Quiet | 重新进入Detect.Quiet | 12 ms（每次超时） | 重试3次后标记链路失败 |
4.6 硬件实现注意事项
- 阻抗检测精度：接收器必须能够区分高阻（>10 kΩ）和低阻（<150 Ω），建议使用比较器阈值设定在500 Ω左右以留出裕量。
- 定时器精度：12 ms定时器建议使用硬件计数器实现，避免软件延迟导致超时误判。
- 重试计数器：建议使用3位计数器（最大7次），但PCIe Base Spec推荐最大重试次数为3次，超过后上报链路失败。
- 探测脉冲宽度：必须严格保持2个UI宽度，过宽或过窄会导致对端设备无法正确识别。
实战案例：某FPGA实现PCIe EP时，Detect.Quiet定时器使用软件循环计数，由于中断延迟导致实际超时时间达到15 ms，与RC端12 ms不匹配，链路反复进入Detect状态。解决方案：改用硬件定时器，并将超时时间配置为12 ms ± 1%。