USB4对USB-C重定时
文章作者:Brian Holden
retimer从来没有更重要的互连设计和是必不可少的成功操作USB4和其他高速协议，定义为USB-C…万博投注网址
USB-C连接器是唯一一个可以控制所有这些的连接器。它的定义非常灵活，在不同的互连中被广泛采用。这种灵活性和使用的多样性也是在试图重新计时经过它的信号时遇到许多困难的根源，特别是在有源电缆中。对于重定时器来说，这些困难的一个主要来源是USB-C支持的所有选项和模式之间的许多交互。
USB- c支持USB, Thunderbolt, DisplayPort, HDMI和MHL以及其他新兴协议通过一系列替代或“Alt”模式。每个都有自己的协议、物理和层，必须由retimer单独处理。不同的群体在不同的时间对它们进行了定义，目的也截然不同。协议层是不同的。物理层也以不同的方式定义，具有不同的速率和显著的向后兼容模式和约束。它们可以组合在一起，并在一个连接器定义上操作，这是一个巧妙的工程壮举。
USB-C还支持可逆性，连接器可以在二维中插入任意对齐。第一个对齐尺寸是，电缆的每一端可以连接到主机端或外围端，并且对齐直到插入为止是不知道的。USB-C为这两个角色提供了完全对称的插头和插座定义，这是对USB-A连接器的一个重大改进。不同的协议都有主机驱动的配置周期，所以对于主动电缆来说，区分命令来自哪一边是很重要的，因为主动电缆的重定时器必须参与这些周期。这意味着retimer必须足够灵活，能够接受、处理和传播从任意方向或到任意方向的开销包。
第二个对齐尺寸是，电缆的每一端都可以插入插头上的任何一边。为了让用户不必摸索插头的方向，USB-C被定义为允许插头在两端以任何方式向上插入。这也是对USB-A连接器的一个重大改进，通过定义每个方向上的两对每对固定在连接器的相反角落来实现。所有其他连接，包括电源、地面和边带信号也以对称方式定义。在某些应用场景中，对换向的控制非常重要，因此能够在内部翻转导线之间的连接是全功能USB-C retimer的要求。
USB-C重定时器还必须与电源输送(PD)控制器相互作用。USB-C允许生产者和消费者之间协商通过链路交付的电力。因此，USB-C retimer需要支持到PD控制器的两线接口(TWI)。
USB-C重定时器必须支持一种以上的时钟模式。模式为位级重定时(BLR)和具有独立SSC (SRIS)的独立参考时钟。
USB-C还允许某些多功能模式。其中一个例子是一个高速通道是USB 3.2，另一个通道是DisplayPort。需要的配置不能由重定时器提前确定。相反，它是在主机与外围设备协商后根据需要声明的。
由于20gbps SerDes速率，USB4是需要retimer而不是redriver来完成工作的一代。模拟重驱动的三个主要缺点是:
- 重新驱动放大信号和它们的内部接收器噪声。
- redriver仅部分清除符号间干扰(ISI)。
- 重驱动不会恢复眼睛宽度，并且允许抖动被传播。
因此，在重新驱动程序之前和之后，链接的全部到达都不能被利用。在每个地方必须采用更短的迹长，以减少附加噪声、残余ISI、抖动和眯眼宽度的影响。由于这些问题，系统开发人员需要在所有设想的使用场景中理解和描述redriver对最终系统的复杂影响。当数据路径中使用多个retimer时，这些问题会成倍增加。
USB4也是在所有内容的内容中物理接近每个端口的重试剂，而不是最小的形状因素。这是因为对于USB4端口来实现其全部覆盖范围，损耗预算不能通过从微处理器到USB-C连接器的印刷电路板（PCB）。在大多数早期的一代中，PCB的损失可以被吸收到损失预算中。在USB4的大多数主机方案中，需要重新调速器，特别是当系统不想使用最昂贵的PCB材料时。当然，如果可以将连接器置于微处理器旁边，则可能不需要重压器。
在一些应用中，微处理器只有一个通用的SerDes，不支持USB4和其他协议的全部要求。在某些情况下，在主机旁边需要第二个retimer。
此外，USB4也是有源电缆出现的一代。到目前为止，USB在很大程度上是通过无源电缆实现的。虽然无源电缆仍然是USB4在最短的范围内的一个选择，但有源电缆在许多情况下都是需要的。这一事实将干扰USB4在某些应用程序的有用性，因为重计时器需要增加的功率消耗。
有几个协议定义了方法，让主机可以访问一系列重计时器中的每一个，并为每个重计时器调整均衡器参数。在这些协议中有多个定义对称和非对称方法的模式。USB-C retimer必须参与所有这些协议。
由于围绕USB4的具有挑战性的信号完整性环境，retimer可能支持眼睛范围功能，如眼高和眼宽测量。还需要有产生和检查PRBS模式的能力的误码测量。
如果USB4本身的重复使用还不够困难，那么这些附加功能必须得到支持。所有这些因素的组合使USB4超过USB-C的多协议重定时器有史以来最复杂的重定时器。一些可用的retimer解决方案支持USB4, DisplayPort和Thunderbolt协议，允许方向反转，支持连接器翻转，和外部PD控制器，并提供广泛的测试和测量能力。Kandou提供了一个这样的解决方案。
retimer从来没有比互连设计更重要，对于USB4和其他为USB-C定义的高速协议的成功运行是必不可少的。万博投注网址
- Brian Holden是Kandou标准部副总裁。