4. Detect 状态详解

Detect 是 PCIe LTSSM 链路训练的第一个物理层状态，也是热插拔场景下设备从“不存在”到“被感知”的起点。该状态的核心目标是：检测对端设备是否存在，并为后续的 Polling 状态（比特锁定与符号锁定）建立电气基础。本章从目的、电气子状态、接收器检测机制和热插拔行为四个维度展开。

4.1 Detect 状态的目的

Detect 状态在 LTSSM 中承担以下三项关键职责：

• 物理存在检测：通过电气方式判断对端是否连接了 PCIe 设备（或空槽）。
• 电气空闲建立：确保链路进入稳定的电气空闲（Electrical Idle, EI）状态，为后续发送训练序列（TS1/TS2）做准备。
• 接收器终端检测：在热插拔场景下，确认对端接收器是否已上电并具备接收能力。

4.2 电气子状态：Detect.Quiet 与 Detect.Active

Detect 状态内部包含两个电气子状态，它们交替执行，构成完整的检测周期。下表对比了二者的关键差异：

两个子状态构成一个检测周期（约 24 ms）。若连续多个周期均未检测到对端，LTSSM 会保持在 Detect 状态循环，直到超时或复位。

4.3 接收器检测机制

PCIe 接收器检测（Receiver Detection）是 Detect.Active 子状态的核心操作。其工作原理基于传输线反射和终端阻抗匹配：

1. 发送检测脉冲：发送器在 TX 引脚上输出一个低摆幅、短持续期的电压脉冲（通常为 200~400 mV，持续约 2~4 UI）。
2. 观察反射波：若对端接收器已上电且终端电阻（50 Ω 对地）正常，脉冲能量被吸收，反射波极小；若对端不存在或未上电，脉冲几乎全反射。
3. 比较阈值：发送器通过比较发射脉冲与反射脉冲的幅度差，判断接收器是否存在。典型判定阈值：反射幅度 < 发射幅度的 30% 视为“接收器存在”。

下表总结了不同场景下的检测结果与对应行为：

4.4 热插拔时的 Detect 行为

在热插拔场景下，Detect 状态的行为与静态上电有显著差异。下图展示了热插入过程中 Detect 状态的完整时序：

热插拔场景下 Detect 状态的关键行为特征：

• 去抖延时（Debounce Delay）：物理插入后，PRSNT# 信号需要稳定一段时间（通常 50~100 ms），避免因机械抖动导致误检测。此延时由热插拔控制器或 Root Complex 的 GPIO 去抖逻辑实现。
• 电源排序：Vdd 必须在 Detect.Quiet 开始前稳定到标称值的 ±5% 以内。若电源上升时间过长，LTSSM 可能提前进入 Detect.Active 并误判。
• 参考时钟依赖：虽然 Detect 状态不依赖参考时钟的精确频率，但接收器检测脉冲的宽度和幅度受 TX 驱动器偏置影响。若参考时钟未稳定，检测脉冲可能畸变。
• 多 Lane 同步：对于 x4/x8/x16 链路，所有 Lane 必须独立完成接收器检测。只要有一条 Lane 检测成功，LTSSM 即可进入 Polling；但若主 Lane（Lane 0）检测失败，整个链路会回退到 Detect.Quiet。