USB4資料是USB 3.2資料，DisplayPort資料和PCIe資料的合稱，通過路由器在USB4系統結構中傳輸，而介面卡是連線和溝通路由器和其他外部實體的橋樑。介面卡共有協議介面卡，通道介面卡和控制介面卡3種。介面卡通過功能堆疊層進行USB4通訊。

功能堆疊層是USB4系統結構抽象出來的一個結構，由協議介面卡層、配置層、傳輸層和物理層組成，物理層又分為邏輯層和電氣層。

以上提到的內容的詳細介紹，參考文章《USB4規範解讀（五）：USB4系統結構的架構之功能堆疊》。

本文在這個基礎上繼續介紹USB4系統結構通訊的各種組成，即通訊結構。

下圖顯示了USB4通訊各層之間的分工協調，雙箭頭表示通訊資料包在各層的傳遞路徑。USB4鏈路指的是互連的路由器的USB4埠之間的連線。

1 連線管理器‍

連線管理器是負責管理和配置路由器的實體。連線管理器使用控制資料包與路由器通訊。連線管理器需要通過主機介面介面卡層，它是協議介面卡層的一種具體形式。

關於連線管理器的詳細介紹，參考文章《USB4規範解讀（六）：USB4系統結構的架構之主要特性》。

2 控制包

控制包全稱為控制資料包。連線管理器使用控制包來配置和管理總線上的路由器。路由器還使用控制包與連線管理器進行通訊。控制資料包根據路由字串（一種字串，代表主機路由器和其他路由器的路由）在總線上路由（選擇最佳方式，傳遞資訊），該路由字串標識路由器在生成樹中的位置。

生成樹是對實際物體連線的一種抽象描述，此處用於描述USB4系統（即USB4主機、USB4集線器和USB4功能裝置）的連線。USB4系統通過拓撲ID來區分路由器，然後路由資料。關於生成樹

控制包有兩個來源，一個是連線管理器產生，一個是路由器產生。

當控制資料包源自連線管理器時，路由字串會標識該資料包所針對的路由器。當控制資料包源自路由器，路由器字串標識傳送資料包的路由器。

下圖顯示了依次訪問多個路由器的控制包的示例。非目標路由器中的控制介面卡將資料包轉發到USB4埠。目標路由器的控制介面卡消耗控制資料包。

3 隧道資料包

協議流量通過USB4架構封裝並通過“隧道資料包”進行隧道傳輸。

隧道資料包沿著一條或多條路徑穿過USB4結構。隧道資料包就是USB 3.2資料，DisplayPort資料和PCIe資料的整合到一起的集合體。

4 鏈路管理資料包

鏈路管理資料包僅限於單個USB4鏈路。鏈路管理資料包起源於鏈路一端的路由器傳輸層，終止於鏈路另一端的路由器傳輸層。

定義了以下鏈路管理包：

•時間同步資料包–用於同步總線上路由器的時鐘。

•流控制包–用於防止緩衝區溢位。

•空閒資料包–當沒有其他傳輸層資料包正在傳輸時，請確保將穩定的位元組流饋送到邏輯層。

5 有序集

邏輯層使用有序集來執行諸如符號同步，連結訓練以及通道之間的偏斜之類的任務。對於Gen 2來說，有序集是66位符號，採用64b/66b編碼。對於Gen 3來說，有序集是132位符號，採用128b/132b編碼。這種編碼形式的好處就是選取出儘可能多的“0”和"1"跳變的資料形式，這樣更有利於接收方進行資料接收。

6 邊帶通道

邊帶通道(Sideband Channel)處理以下事件：

•通道初始化。

•USB4埠上的連線或斷開連線。

•通道禁用或啟用。

•進入或退出睡眠狀態。

邊帶通道是基於分組的通道。邊帶通道資料包稱為事務，以區別於USB4鏈路資料包。

每個USB4埠實現一組稱為邊帶（SB）暫存器空間的鏈路配置暫存器。路由器使用事務訪問另一個路由器或重定時器的SB暫存器空間。

6.1 事務

事務(Transaction)是邊帶通道上的通訊單位，由一組定義的符號組成。事務有三種類型：LT事務，AT事務和RT事務

事務以三種事務型別之一通過邊帶通道傳輸：

•連結型別（Link Type，簡稱LT）

•管理型別（Administrative Type，簡稱AT）

•重定時器型別（Re-timer Type，簡稱RT）

6.1.1 LT事務

通道初始化期間使用LT型別事務，還用於表示通道斷開或轉換到低功耗之類的事件而導致介面卡狀態發生變化的訊號。

6.1.2 AT事務

AT事務有兩種型別：

AT命令——用於讀取或寫入路由器的邊帶通道暫存器空間。

AT響應——用於響應AT命令

只有路由器會發出AT事務

6.1.3 RT事務

RT事務的型別：

RT命令–由路由器或重定時器用於與另一個路由器或重定時器進行通訊。可以廣播或定址。

RT響應–用於響應RT命令（僅定址的RT事務）

6.1.3.1 廣播RT事務

路由器傳送廣播RT事務以列舉沿著鏈路的重定時器，並沿鏈路將鏈路屬性傳播給重定時器。廣播RT事務不會導致RT響應。重定時器具有恢復傳輸的資料的作用。

6.1.3.2 定址RT事務

路由器使用定址的RT事務訪問鏈路上重定時器的邊帶通道暫存器空間。路由器還可以使用定址RT事務來訪問相鄰重定時器或路由器的邊帶通道暫存器空間。

6.1.3.3 暫存器空間

路由器使用AT事務訪問其連結夥伴的邊帶通道暫存器空間。路由器使用定址的RT事務訪問鏈路上重定時器的邊帶通道暫存器空間。連線管理器還可以啟動對路由器或重定時器的邊帶通道暫存器空間的訪問。

什麼是暫存器空間？就是暫存器對映，相當於特定功能的記憶體單元的一個別名。此處的暫存器空間主要儲存了供應商ID、產品ID、鏈路配置等資訊。

7 低頻週期信令

低頻週期信令英文為Low Frequency periodic signaling (LFPS)。

退出電源管理鏈路狀態時，低頻週期性信令（LFPS）用於兩個鏈路夥伴之間的通訊。

CLx指的是低功耗狀態。當通道空閒時，CLx低功耗狀態用於降低傳送器和接收器的功率。支援CLx低功耗狀態是可選的。

退出低功耗狀態的步驟：

1、處於電氣空閒，即低功耗狀態；

2、傳送一定數量的LFPS訊號，然後回到保持電氣空閒；

3、最後開始傳輸USB4資料，退出了低功耗狀態。

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