如何在下一个设计中成功集成USB 3.2 IP
作者：synopsys技术市场经理morten christiansen
本文概述了受益于usb 3.2带宽增加的应用，描述了usb type-c™的最新usb 3.2规范，并说明了最新规范如何影响使用usb type-c连接器和电缆速度。此外，还讨论了usb 3.2的实现，usb 3.2的新功能以及设计人员如何在下一个设计中成功集成usb 3.2 ip。
一、usb 3.2应用
许多应用都存在无法满足的“速度需求”。大容量存储是一个经典示例，它最大程度地减少了等待文件传输所花费的时间，从而使消费者受益匪浅。如今，大多数海量存储设备仅以usb 3.0速度连接，这比旋转硬盘驱动器(hdd)还要快。但是，在快速传输到闪存固态磁盘(ssd)方面，usb 3.0已成为瓶颈。usb 3.2大容量存储设备的连接速度达到20gbps，实际吞吐量是usb 3.0的四倍以上，并具有最新ssd的功能。
图形适配器
外部usb图形适配器也可以利用usb 3.2。 usb 3.2可以使得长电缆(最长3m)可以达到10gbps的连接速度，或使1m电缆的连接速度达到20gbps，并具有高分辨率、高刷新率、低压缩率和多显示功能。一些扩展坞也可以同时使用usb和displayport的一对或两个通道同时连接其他usb和displayport。如果用户需要更多显示功能，则displayport备用模式允许将所有四个type-c通道都用于displayport。但是，usb连接仅限于usb 2.0速度。
视频应用
静态相机和摄像机生成的数据量超过通过usb连接实时传输的数据量，因此它们通常要使用压缩来降低吞吐量和存储要求。如今的相机通常具有大容量存储功能，这得益于更高的usb 3.2连接速度。
除了标准的消费类视频应用外，工业视觉系统也可以利用usb 3.2速度。在工业视觉系统中，通常不选择压缩，因为图像捕获、处理和采取适当措施(例如从高速传送带上取下物品)的时间很紧迫。使用usb 3.2可使这些系统支持更高的分辨率或帧速率。
汽车应用
由于电缆长度和专有的汽车连接器，汽车系统通常不支持usb 3.1 gen 2连接。
但是，由于与usb 3.1 gen 1相比，usb 3.2 gen 1x2连接将吞吐量提高了一倍，达到10gbps，因此可以大大改善信息娱乐数据传输。在服务模式下，这可以加快信息娱乐系统固件和应用程序更新的速度，包括地图和导航数据。在任务模式下，消费者可以连接任何usb 2.0或usb 3.x设备，并且由于usb向后兼容标准，使得它们可以工作。
usb 3.2用于调试
固件工程师和软件开发人员可以利用usb 3.2为消费者提供高质量的产品。更复杂的芯片需要更多带宽才能有效地进行跟踪和调试输出。
专用的跟踪和调试端口通常要使用昂贵的专用捕获盒，这些捕获盒需连接到专用开发板，通常只有少数工程师才能使用。设备模式下的synopsys usb设备控制器或双重角色控制器提供了外部缓冲区控制(ebc)功能。ebc可为从产品输出的跟踪和调试数据提供高达20gbps的吞吐量，而无需在初始设置后进行软件干预。产品上现有的type-c连接器、标准usb电缆和pc /笔记本电脑被用于捕获跟踪和调试数据。
因此，usb 3.2和ebc为更多的工程师和开发人员提供了先进的跟踪和调试功能，使他们能够更快地开发质量更好的产品。
二、定义usb 3.2
usb 3.2规范取代了usb 3.1规范。 usb 3.2引入了新的命名法，就像usb 3.1规范在取代usb 3.0规范时引入了新的命名法一样。这意味着无论支持的连接速度如何，都应根据usb 3.2规范设计所有支持enhanced superspeed的新usb产品。
usb 3.2定义了以下连接速度：
•通用术语：gen x x y-(速度x信道)
•增强的superspeed gen 1x1-(5g)
•增强的superspeed gen 2x1-(10g)
•增强的superspeed gen 1x2-(5g * 2 = 10g)
•增强型superspeed gen 2x2-(10g * 2 = 20g)
线路编码架空(line encoding overhead)后，四种不同usb 3.2连接速度的最大吞吐量约为4gbps、9.7gbps、8gbps和19gbps。在各种usb协议和设备类架空后，实际的吞吐量较低，并且取决于实现方式。
usb 3.2 gen 2x1和gen 1x2均可提供10gbps的原始数据速率。但是，由于gen 2的线路编码效率更高，gen 2x1的吞吐量大约比gen 1x2的吞吐量高1.2倍。两者都需要10gbps的连接速度，并支持不同的用例。
将usb 3.2命名法映射到usb 3.1和usb 3.0命名法：
•gen 1x1 = superspeed-> usb 3.0-> usb 3.1 gen 1
•gen 2x1 = superspeedplus-> usb 3.1-> usb 3.1 gen 2
usb-if尚未发布usb 3.2营销建议。持续使用usb 3.0、usb 3.1、usb 3.2 10g和usb 3.2 20g可以减少消费者的困惑。无论使用哪种市场名称来描述usb 3.2产品，对于usb 3.2产品支持哪种连接速度，准确而真实是很重要的。
三、usb 3.2和usb type-c电缆和连接器
通过发布连续的规范更新，usb提高了速度，增加了功能和易用性，并保持了对早期usb规范的向后兼容性，从而使消费者对消费者的关注保持了20多年。使用新产品的设计人员应参考2017年9月发布的usb 3.2规范。该规范使usb 3.1的连接速度提高了一倍，使用usb type-c连接器和电缆可提供高达20gbps的速度。
usb type-c是当前在大多数新型主机(pc、笔记本电脑、二合一平板、敞篷车混合动力车)和双重功能机(平板电脑、电话)设备中使用的标准usb连接器。type c外围设备很常见，type c充电器、迷你坞站、a / v适配器、集线器等更容易看到。
usb-if通过将usb电缆和连接器章节移到单独的文档中，并着重强调了在usb 3.2规范中向usb type-c连接标准的过渡。将标准a，标准b和迷你/微型连接器重命名为旧版usb连接器。
usb 3.2 dual lane模式设计用于usb type-c连接器。usb 3.2采用usb type-c连接器中的四个差分superspeed / superspeedplus对，这与usb 3.1和usb 3.0不同，后者根据type-c连接器的方向使用一个或另一个tx / rx通道对。
图1：具有四个差分对/通道的usb type-c插座。
所有无源usb type c电缆都可用于usb 3.2 gen xx2连接，因为根据usb type c规范，必须有四个superspeed / superspeedplus差分对。专为gen 2(10g)设计的无源电缆的长度限制为大约1m，并且可以支持新的20g连接速度。专为gen 1(5g)设计的两米至三米无源电缆可以支持新的10g连接速度。
有源电缆被用于将gen 2的usb type c电缆的长度延长到1m以上，而gen 1则延长到5m。某些有源电缆可能选择不支持四个差分对。此外，可以完全不支持usb的方式设计用于displayport备用模式的有源电缆。usb-if(usb)和vesa(displayport)定义了有源电缆规格，以确保有源电缆可用于usb 3.2连接。
通过两条usb 3.1(10g)通道的通道带和通道绑定(例如拆分和合并数据)，usb 3.2的原始数据速率可达到20gbps。usb 3.2还通过通道带和绑定两个usb 3.0(5g)通道来支持10gbps。 usb 3.2还支持usb type-c功能，例如备用模式、电源传输和数字音频。
usb 3.2向后兼容的要求意味着usb 3.2系统的设计和操作非常重要。 usb 3.2主机控制器必须支持所有usb设备和连接速度。这意味着可以将usb 1.1、usb 2.0、usb 3.0、usb 3.1和usb 3.2设备连接到usb 3.2主机。仅当主机控制器和连接的集线器和/或外围设备具有usb 3.2 gen xx2功能时，才可以使用usb 3.2 gen xx2双通道操作。
同样，连接usb 3.0或usb 3.1集线器后，usb 3.2主机将退回到单通道模式。如果连接到usb 3.0或3.1主机，则usb 3.2集线器将退回到单通道模式。
连接到usb 3.2主机的usb 3.2集线器必须支持下游外围设备的所有变体，并根据需要在单通道和双通道之间进行转换。 usb 3.2集线器必须支持数据包的存储和转发处理以及速度转换。所以设计兼容的usb 3.2集线器非常复杂。
图2说明了usb 3.2通道带和通道绑定：在usb 3.2 gen xx2模式下，主机和设备控制器tx路径的运行速度是单通道usb 3.1或3.0连接速度的两倍。有效载荷数据在phy和电缆中的两个tx / rx通道上分开(拆分)，并在设备和主机控制器的rx路径中合并(结合)。
图2：usb 3.2通道带和通道绑定。
usb 3.2规范将标准usb接口重命名为legacy usb接口。旧电缆组件和type-c连接旧适配器电缆仅支持单通道操作，不适用于usb 3.2 gen xx2连接。
使用usb 3.2 ip的片上系统(soc)集成器必须意识到启用20gbps原始数据速率所需的带宽增加和低延迟。usb控制器和系统内存之间至少需要2gbytes / s的持续读写带宽才能实现usb 3.2。通过向usb 3.2控制器添加fifo和预取功能，可以放宽延迟要求。选择正确的usb 3.2主机、设备或双重角色控制器，可简化soc或asic ip集成，降低风险，并加快产品上市时间。
usb 3.2控制器
为了支持usb 3.2 gen xx2操作，需要对usb 3.0或usb 3.1控制器的链路层进行更改。在轮询portmatch期间，主机和设备发现并协商单通道和双通道功能。usb 3.2连接优先级为gen 2x2，紧接着是gen 2x1，然后是gen 1x2，最后是gen 1x1。
usb 3.2链接设置是在配置通道上执行的，该通道被定义为将用于gen xx1连接的通道。低频信令仅在配置通道上交换。仅在配置通道上需要接收器终止检测。但是，有序集在两个通道上同时传输。gen xx2流量在两个通道上进行条带化，使用128b / 132b编码，对于gen 1x2连接使用交替的8b / 10b符号，对于gen 2x2连接使用交替的字节。需要最小的信道偏斜才能正确组合或“绑定”两个单独的车道。
为了最大程度地提高吞吐量，usb 3.2主机控制器必须实现usb 3.2感知的调度程序。特别是，必须设计定期传输调度程序，以管理连接到集线器端口的多个usb 3.0、3.1和3.2设备(连接速度为20gbps、10gbps、2 * 5gbps和5gbps)。
软件堆栈
正如usb 3.1编程模型没有从usb 3.0更改一样，usb 3.2主机和设备控制器的编程模型也没有更改以支持x2连接。符合usb 3.0、usb 3.1和usb 3.2 xhci的主机控制器均使用相同的xhci主机软件堆栈。
synopsys的usb设备控制器对usb 3.0、usb 3.1和usb 3.2使用相同的设备软件堆栈。但是，20gbps的吞吐量可以揭示5gbps或10gbps所不存在的操作系统和/或cpu和内存瓶颈。此外，可能需要优化设备类驱动程序和/或设备功能(例如大容量存储、网络和视频)，以利用新的20gbps连接速度。
usb 3.2 phy
单通道type c phy使用模拟多路复用器，来为gen xx1连接路由活动的tx / rx通道对。模拟多路复用器会降低信号质量，因此不是gen 2操作的首选。单通道type c phy不支持usb 3.2 gen xx2。
另一种type c phy实现具有两个独立的rx / tx通道对，并使用数字交叉开关为gen xx1连接启用一个或另一个通道。可以修改双通道phy，以使第一个通道对gen xx1有效，而两个通道对gen xx2有效，如图3所示。
图3：type-c连接器上的usb 3.2和displayport(dp)备用模式信道使用情况
synopsys usb type-c phy正在针对usb 3.2和usb / displayport应用的多个过程节点进行开发。synopsys usb-c phy使用具有数字交叉开关的type-c辅助(tca)。这种架构可确保最佳的信号质量，从而提供可靠的消费者体验。开发人员可以将synopsys usb type-c phy和控制器集成到最适合其设计的过程节点中的asic或soc中。
usb 3.2子系统和解决方案
对于usb 3.2设计人员，synopsys提供了控制器和phy ip。使用这些ip，设计人员可以在设计asic或soc时添加所需的互连、包装器、时钟、复位、测试、调试和扫描电路。但是，集成定制子系统(图4)可以减少风险和集成工作，并加快产品上市时间。集成子系统可以使设计人员专注于自己的增值工作。
例如，designware usb type-c / displayport子系统可以包括usb 3.2双角色设备控制器、displayport 1.4a tx控制器、hdcp 2.2嵌入式安全模块，以及usb-c / displayport、usb 2.0和dp aux phy。子系统包括所有必需的互连、包装器和验证ip，以验证图3所示的操作模式。
图4：designware接口ip子系统框图
四、usb 3.2原型设计以实现interop和合规性
现代ip开发的主要部分是“虚拟”。ip设计人员在向系统设计人员发布rtl代码以集成到asic或soc中之前，需要使用仿真和验证ip来验证设计。系统设计人员可以使用虚拟ip原型服务来验证soc集成并开发固件和软件。但是，ip设计人员和系统设计人员需要用于硬件开发、演示、互操作性测试、调试和一致性测试的硬件原型实现。
synopsys将基于haps-80 fpga的原型系统用于usb 3.2 ip控制器开发。 phy子板上的usb 3.2测试芯片连接到haps-80系统中的fpga。usb 3.2主机和设备控制器均为原型。图5显示了在linux pc上实现的具有标准大容量存储功能的phy板和设备控制器。
设备控制器连接到另一个实现usb 3.2主机控制器的haps-80系统和phy板。使用标准xhci软件堆栈，将主机控制器连接到运行windows 10的标准pc。
图5：用于开发和测试usb 3.2 ip的synopsys haps-80 fpga原型系统
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本文概述了受益于usb 3.2带宽增加的应用，描述了usb type-c™的最新usb 3.2规范，并说明了最新规范如何影响使用usb type-c连接器和电缆速度。此外，还讨论了usb 3.2的实现，usb 3.2的新功能以及设计人员如何在下一个设计中成功集成usb 3.2 ip。
一、usb 3.2应用
许多应用都存在无法满足的“速度需求”。大容量存储是一个经典示例，它最大程度地减少了等待文件传输所花费的时间，从而使消费者受益匪浅。如今，大多数海量存储设备仅以usb 3.0速度连接，这比旋转硬盘驱动器(hdd)还要快。但是，在快速传输到闪存固态磁盘(ssd)方面，usb 3.0已成为瓶颈。usb 3.2大容量存储设备的连接速度达到20gbps，实际吞吐量是usb 3.0的四倍以上，并具有最新ssd的功能。
图形适配器
外部usb图形适配器也可以利用usb 3.2。 usb 3.2可以使得长电缆(最长3m)可以达到10gbps的连接速度，或使1m电缆的连接速度达到20gbps，并具有高分辨率、高刷新率、低压缩率和多显示功能。一些扩展坞也可以同时使用usb和displayport的一对或两个通道同时连接其他usb和displayport。如果用户需要更多显示功能，则displayport备用模式允许将所有四个type-c通道都用于displayport。但是，usb连接仅限于usb 2.0速度。
视频应用
静态相机和摄像机生成的数据量超过通过usb连接实时传输的数据量，因此它们通常要使用压缩来降低吞吐量和存储要求。如今的相机通常具有大容量存储功能，这得益于更高的usb 3.2连接速度。
除了标准的消费类视频应用外，工业视觉系统也可以利用usb 3.2速度。在工业视觉系统中，通常不选择压缩，因为图像捕获、处理和采取适当措施(例如从高速传送带上取下物品)的时间很紧迫。使用usb 3.2可使这些系统支持更高的分辨率或帧速率。
汽车应用
由于电缆长度和专有的汽车连接器，汽车系统通常不支持usb 3.1 gen 2连接。
但是，由于与usb 3.1 gen 1相比，usb 3.2 gen 1x2连接将吞吐量提高了一倍，达到10gbps，因此可以大大改善信息娱乐数据传输。在服务模式下，这可以加快信息娱乐系统固件和应用程序更新的速度，包括地图和导航数据。在任务模式下，消费者可以连接任何usb 2.0或usb 3.x设备，并且由于usb向后兼容标准，使得它们可以工作。
usb 3.2用于调试
固件工程师和软件开发人员可以利用usb 3.2为消费者提供高质量的产品。更复杂的芯片需要更多带宽才能有效地进行跟踪和调试输出。
专用的跟踪和调试端口通常要使用昂贵的专用捕获盒，这些捕获盒需连接到专用开发板，通常只有少数工程师才能使用。设备模式下的synopsys usb设备控制器或双重角色控制器提供了外部缓冲区控制(ebc)功能。ebc可为从产品输出的跟踪和调试数据提供高达20gbps的吞吐量，而无需在初始设置后进行软件干预。产品上现有的type-c连接器、标准usb电缆和pc /笔记本电脑被用于捕获跟踪和调试数据。
因此，usb 3.2和ebc为更多的工程师和开发人员提供了先进的跟踪和调试功能，使他们能够更快地开发质量更好的产品。
二、定义usb 3.2
usb 3.2规范取代了usb 3.1规范。 usb 3.2引入了新的命名法，就像usb 3.1规范在取代usb 3.0规范时引入了新的命名法一样。这意味着无论支持的连接速度如何，都应根据usb 3.2规范设计所有支持enhanced superspeed的新usb产品。
usb 3.2定义了以下连接速度：
•通用术语：gen x x y-(速度x信道)
•增强的superspeed gen 1x1-(5g)
•增强的superspeed gen 2x1-(10g)
•增强的superspeed gen 1x2-(5g * 2 = 10g)
•增强型superspeed gen 2x2-(10g * 2 = 20g)
线路编码架空(line encoding overhead)后，四种不同usb 3.2连接速度的最大吞吐量约为4gbps、9.7gbps、8gbps和19gbps。在各种usb协议和设备类架空后，实际的吞吐量较低，并且取决于实现方式。
usb 3.2 gen 2x1和gen 1x2均可提供10gbps的原始数据速率。但是，由于gen 2的线路编码效率更高，gen 2x1的吞吐量大约比gen 1x2的吞吐量高1.2倍。两者都需要10gbps的连接速度，并支持不同的用例。
将usb 3.2命名法映射到usb 3.1和usb 3.0命名法：
•gen 1x1 = superspeed-> usb 3.0-> usb 3.1 gen 1
•gen 2x1 = superspeedplus-> usb 3.1-> usb 3.1 gen 2
usb-if尚未发布usb 3.2营销建议。持续使用usb 3.0、usb 3.1、usb 3.2 10g和usb 3.2 20g可以减少消费者的困惑。无论使用哪种市场名称来描述usb 3.2产品，对于usb 3.2产品支持哪种连接速度，准确而真实是很重要的。
三、usb 3.2和usb type-c电缆和连接器
通过发布连续的规范更新，usb提高了速度，增加了功能和易用性，并保持了对早期usb规范的向后兼容性，从而使消费者对消费者的关注保持了20多年。使用新产品的设计人员应参考2017年9月发布的usb 3.2规范。该规范使usb 3.1的连接速度提高了一倍，使用usb type-c连接器和电缆可提供高达20gbps的速度。
usb type-c是当前在大多数新型主机(pc、笔记本电脑、二合一平板、敞篷车混合动力车)和双重功能机(平板电脑、电话)设备中使用的标准usb连接器。type c外围设备很常见，type c充电器、迷你坞站、a / v适配器、集线器等更容易看到。
usb-if通过将usb电缆和连接器章节移到单独的文档中，并着重强调了在usb 3.2规范中向usb type-c连接标准的过渡。将标准a，标准b和迷你/微型连接器重命名为旧版usb连接器。
usb 3.2 dual lane模式设计用于usb type-c连接器。usb 3.2采用usb type-c连接器中的四个差分superspeed / superspeedplus对，这与usb 3.1和usb 3.0不同，后者根据type-c连接器的方向使用一个或另一个tx / rx通道对。
图1：具有四个差分对/通道的usb type-c插座。
所有无源usb type c电缆都可用于usb 3.2 gen xx2连接，因为根据usb type c规范，必须有四个superspeed / superspeedplus差分对。专为gen 2(10g)设计的无源电缆的长度限制为大约1m，并且可以支持新的20g连接速度。专为gen 1(5g)设计的两米至三米无源电缆可以支持新的10g连接速度。
有源电缆被用于将gen 2的usb type c电缆的长度延长到1m以上，而gen 1则延长到5m。某些有源电缆可能选择不支持四个差分对。此外，可以完全不支持usb的方式设计用于displayport备用模式的有源电缆。usb-if(usb)和vesa(displayport)定义了有源电缆规格，以确保有源电缆可用于usb 3.2连接。
通过两条usb 3.1(10g)通道的通道带和通道绑定(例如拆分和合并数据)，usb 3.2的原始数据速率可达到20gbps。usb 3.2还通过通道带和绑定两个usb 3.0(5g)通道来支持10gbps。 usb 3.2还支持usb type-c功能，例如备用模式、电源传输和数字音频。
usb 3.2向后兼容的要求意味着usb 3.2系统的设计和操作非常重要。 usb 3.2主机控制器必须支持所有usb设备和连接速度。这意味着可以将usb 1.1、usb 2.0、usb 3.0、usb 3.1和usb 3.2设备连接到usb 3.2主机。仅当主机控制器和连接的集线器和/或外围设备具有usb 3.2 gen xx2功能时，才可以使用usb 3.2 gen xx2双通道操作。
同样，连接usb 3.0或usb 3.1集线器后，usb 3.2主机将退回到单通道模式。如果连接到usb 3.0或3.1主机，则usb 3.2集线器将退回到单通道模式。
连接到usb 3.2主机的usb 3.2集线器必须支持下游外围设备的所有变体，并根据需要在单通道和双通道之间进行转换。 usb 3.2集线器必须支持数据包的存储和转发处理以及速度转换。所以设计兼容的usb 3.2集线器非常复杂。
图2说明了usb 3.2通道带和通道绑定：在usb 3.2 gen xx2模式下，主机和设备控制器tx路径的运行速度是单通道usb 3.1或3.0连接速度的两倍。有效载荷数据在phy和电缆中的两个tx / rx通道上分开(拆分)，并在设备和主机控制器的rx路径中合并(结合)。
图2：usb 3.2通道带和通道绑定。
usb 3.2规范将标准usb接口重命名为legacy usb接口。旧电缆组件和type-c连接旧适配器电缆仅支持单通道操作，不适用于usb 3.2 gen xx2连接。
使用usb 3.2 ip的片上系统(soc)集成器必须意识到启用20gbps原始数据速率所需的带宽增加和低延迟。usb控制器和系统内存之间至少需要2gbytes / s的持续读写带宽才能实现usb 3.2。通过向usb 3.2控制器添加fifo和预取功能，可以放宽延迟要求。选择正确的usb 3.2主机、设备或双重角色控制器，可简化soc或asic ip集成，降低风险，并加快产品上市时间。
usb 3.2控制器
为了支持usb 3.2 gen xx2操作，需要对usb 3.0或usb 3.1控制器的链路层进行更改。在轮询portmatch期间，主机和设备发现并协商单通道和双通道功能。usb 3.2连接优先级为gen 2x2，紧接着是gen 2x1，然后是gen 1x2，最后是gen 1x1。
usb 3.2链接设置是在配置通道上执行的，该通道被定义为将用于gen xx1连接的通道。低频信令仅在配置通道上交换。仅在配置通道上需要接收器终止检测。但是，有序集在两个通道上同时传输。gen xx2流量在两个通道上进行条带化，使用128b / 132b编码，对于gen 1x2连接使用交替的8b / 10b符号，对于gen 2x2连接使用交替的字节。需要最小的信道偏斜才能正确组合或“绑定”两个单独的车道。
为了最大程度地提高吞吐量，usb 3.2主机控制器必须实现usb 3.2感知的调度程序。特别是，必须设计定期传输调度程序，以管理连接到集线器端口的多个usb 3.0、3.1和3.2设备(连接速度为20gbps、10gbps、2 * 5gbps和5gbps)。
软件堆栈
正如usb 3.1编程模型没有从usb 3.0更改一样，usb 3.2主机和设备控制器的编程模型也没有更改以支持x2连接。符合usb 3.0、usb 3.1和usb 3.2 xhci的主机控制器均使用相同的xhci主机软件堆栈。
synopsys的usb设备控制器对usb 3.0、usb 3.1和usb 3.2使用相同的设备软件堆栈。但是，20gbps的吞吐量可以揭示5gbps或10gbps所不存在的操作系统和/或cpu和内存瓶颈。此外，可能需要优化设备类驱动程序和/或设备功能(例如大容量存储、网络和视频)，以利用新的20gbps连接速度。
usb 3.2 phy
单通道type c phy使用模拟多路复用器，来为gen xx1连接路由活动的tx / rx通道对。模拟多路复用器会降低信号质量，因此不是gen 2操作的首选。单通道type c phy不支持usb 3.2 gen xx2。
另一种type c phy实现具有两个独立的rx / tx通道对，并使用数字交叉开关为gen xx1连接启用一个或另一个通道。可以修改双通道phy，以使第一个通道对gen xx1有效，而两个通道对gen xx2有效，如图3所示。
图3：type-c连接器上的usb 3.2和displayport(dp)备用模式信道使用情况
synopsys usb type-c phy正在针对usb 3.2和usb / displayport应用的多个过程节点进行开发。synopsys usb-c phy使用具有数字交叉开关的type-c辅助(tca)。这种架构可确保最佳的信号质量，从而提供可靠的消费者体验。开发人员可以将synopsys usb type-c phy和控制器集成到最适合其设计的过程节点中的asic或soc中。
usb 3.2子系统和解决方案
对于usb 3.2设计人员，synopsys提供了控制器和phy ip。使用这些ip，设计人员可以在设计asic或soc时添加所需的互连、包装器、时钟、复位、测试、调试和扫描电路。但是，集成定制子系统(图4)可以减少风险和集成工作，并加快产品上市时间。集成子系统可以使设计人员专注于自己的增值工作。
例如，designware usb type-c / displayport子系统可以包括usb 3.2双角色设备控制器、displayport 1.4a tx控制器、hdcp 2.2嵌入式安全模块，以及usb-c / displayport、usb 2.0和dp aux phy。子系统包括所有必需的互连、包装器和验证ip，以验证图3所示的操作模式。
图4：designware接口ip子系统框图
四、usb 3.2原型设计以实现interop和合规性
现代ip开发的主要部分是“虚拟”。ip设计人员在向系统设计人员发布rtl代码以集成到asic或soc中之前，需要使用仿真和验证ip来验证设计。系统设计人员可以使用虚拟ip原型服务来验证soc集成并开发固件和软件。但是，ip设计人员和系统设计人员需要用于硬件开发、演示、互操作性测试、调试和一致性测试的硬件原型实现。
synopsys将基于haps-80 fpga的原型系统用于usb 3.2 ip控制器开发。 phy子板上的usb 3.2测试芯片连接到haps-80系统中的fpga。usb 3.2主机和设备控制器均为原型。图5显示了在linux pc上实现的具有标准大容量存储功能的phy板和设备控制器。
设备控制器连接到另一个实现usb 3.2主机控制器的haps-80系统和phy板。使用标准xhci软件堆栈，将主机控制器连接到运行windows 10的标准pc。
图5：用于开发和测试usb 3.2 ip的synopsys haps-80 fpga原型系统
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