استاندارد ابتدا دو الزام مشترک برای فرستنده و گیرنده تعریف می‌کند. نرخ اسمی BMC برابر 300Kbps است، اما محدوده مجاز از 270 تا 330Kbps امتداد دارد. در نتیجه مدت یک Unit Interval که معکوس نرخ بیت است، بین 3.03 و 3.70µs قرار می‌گیرد. این بازه باید هم توسط فرستنده تولید و هم توسط گیرنده پذیرفته شود.

Unit Interval در این جدول مدت انتقال یک بیت داده پیش از کدگذاری را نشان می‌دهد، نه کوتاه‌ترین زمان High یا Low روی سیم. بیت 1 در BMC علاوه بر Transition ابتدای Cell، یک Transition دیگر در مرکز آن دارد؛ بنابراین هر نیمه سطح می‌تواند تقریباً 0.5UI طول داشته باشد، درحالی‌که خود Data Bit همچنان دقیقاً یک UI است. اشتباه‌گرفتن این دو مفهوم باعث می‌شود نرخ سیگنال از روی فاصله کوتاه‌ترین Edgeها دو برابر محاسبه شود.

جدول فرستنده چند گروه الزام را کنار هم قرار می‌دهد. گروه نخست زمان‌بندی Frame است: فرستنده باید آغاز Drive را در محدوده tStartDrive نسبت به نخستین بیت Preamble قرار دهد، پس از آخرین Transition سطح Low را حداقل tHoldLowBMC حفظ کند، حداکثر تا tEndDriveBMC خروجی را رها کند و پیش از Frame بعدی حداقل tInterFrameGap منتظر بماند. این پارامترها مرز مالکیت کانال را به رفتار فیزیکی قابل اندازه‌گیری تبدیل می‌کنند.

گروه دوم کیفیت شکل موج است. دامنه vSwing باید هم در حالت بی‌بار و هم زیر مدل بار مقاله قبل در محدوده 1.05 تا 1.2V باقی بماند و مقدار اسمی آن 1.125V است. حداقل Rise و Fall برابر 300ns تعریف شده؛ یعنی Edge نباید بیش از حد تند باشد. حد بالای سرعت لبه را نیز ماسک داخلی BMC کنترل می‌کند. خروجی سریع‌تر الزاماً بهتر نیست، زیرا Edge بسیار تند می‌تواند کوپلینگ ناخواسته در کابل را بیشتر کند.

گروه سوم رفتار خاص Fast Role Swap است. Initial Source برای درخواست FRS لاین CC را با مقاومت کمتر از 5Ω برای 60 تا 120µs به زمین می‌کشد. از آنجا که این سیگنال ممکن است وسط یک Transmission ظاهر شود، فرستنده باید اتصال کوتاه خروجی به Ground را تا حداکثر مدت tFRSwapTx تحمل کند. مقاومت کابل در بدترین حالت 15Ω فرض می‌شود؛ بنابراین مجموع مقاومت Driver و کابل حداکثر 20Ω خواهد بود.

وقتی DFP یا UFP در حال ارسال نیست، ظرفیتی که Receiver آن روی لاین CC ایجاد می‌کند باید در محدوده cReceiver باقی بماند. Transmitter هنگام Drive می‌تواند ظرفیت بیشتری به مدار وارد کند، مشروط بر اینکه شکل موج هنوز ماسک BMC را رعایت کند. با پایان Transmission، هر ظرفیت اضافه باید حداکثر تا tInterFrameGap از لاین جدا شود؛ در غیر این صورت Frame بعدی با بار باقیمانده آغاز خواهد شد.

امپدانس zDriver فقط یک مقاومت DC نیست. این پارامتر از مقاومت خروجی rOutput و ظرفیت موازی cShunt ساخته می‌شود و به فرکانس وابسته است. استاندارد آن را در فرکانس Nyquist مربوط به USB 2.0 Low Speed یعنی 750kHz محدود می‌کند تا میزان نفوذ نویز کابل در ورودی Receiver قابل کنترل باقی بماند. مقدار zDriver باید میان 33 و 75Ω باشد.

ظرفیت cShunt در حال ارسال می‌تواند به شکل‌دهی Edge کمک کند، اما در وضعیت عدم ارسال نباید باعث نقض cReceiver شود. بنابراین یک طراحی که فقط در Capture فعال شکل موج زیبایی دارد ولی پس از آزادکردن کانال ظرفیت زیادی روی CC باقی می‌گذارد، از دید PHY منطبق نیست. این موضوع در مدارهایی که Driver با مسیر RC خارجی پیاده‌سازی شده اهمیت بیشتری دارد.

گیرنده‌های ساده برای بازیابی زمان‌بندی به Preamble تکیه می‌کنند. به همین دلیل نرخ مرجع refBitRate از میانگین نرخ ۳۲ بیت آخر Preamble ساخته می‌شود. در هر نقطه از بخش بعد از Preamble، fBitRate از معکوس میانگین مدت ۳۲ بیت قبلی به‌دست می‌آید و اختلاف آن با نرخ مرجع باید کمتر از pBitRate باشد. حداکثر pBitRate فقط 0.25% است.

این محدودیت تمام Packet تا EOP را در بر می‌گیرد و برای همه Packet Typeها یکسان است. ممکن است Oscillator از نظر مقدار مطلق در محدوده 270 تا 330Kbps باشد، اما درون یک Packet اجازه ندارد ناگهان سرعت خود را تغییر دهد. پس دو آزمون جدا وجود دارد: یکی محدوده مطلق نرخ بیت و دیگری Drift کوتاه‌مدت نسبت به Preamble همان انتقال.

در BIST Carrier Mode و Bit Stream سیگنال پیوسته است و Payload معمولی وجود ندارد. برای ارزیابی pBitRate در این حالت، هر مجموعه ۱۰۴۴بیتی شامل ۲۰ بیت SOP و ۱۰۲۴ بیت PRBS می‌تواند بخش پس از Preamble در نظر گرفته شود و ۳۲ بیت پیش از آن نقش آخرین ۳۲ بیت Preamble را برای محاسبه refBitRate داشته باشند. این تعریف امکان سنجش Drift روی یک سیگنال بی‌انتها را فراهم می‌کند.

tInterFrameGap از انتهای آخرین بیت یک Frame تا ابتدای نخستین بیت Preamble بعدی اندازه‌گیری می‌شود و حداقل 25µs است. بخشی از این فاصله ممکن است هنوز تحت Drive فرستنده قبلی باشد، زیرا خروجی می‌تواند تا tEndDriveBMC ادامه یابد. در سوی دیگر، فرستنده بعدی می‌تواند آغاز Drive را در محدوده tStartDrive نسبت به Preamble جابه‌جا کند؛ اما مجموع رفتار نباید حداقل فاصله Frameها را نقض کند.

این انتظار فقط وقتی Port خودش Frame قبلی را ارسال کرده نیست. اگر Port Frame قبلی را دریافت کرده و می‌خواهد GoodCRC یا پاسخ بعدی را بفرستد، باز هم باید tInterFrameGap را رعایت کند. همین قاعده برای Portی که منتظر آغاز AMS بوده و تازه وضعیت Idle را مشاهده کرده نیز اعمال می‌شود: ابتدا Idle تشخیص داده می‌شود، سپس فاصله لازم سپری می‌گردد و درست پیش از Transmission وضعیت Idle دوباره کنترل می‌شود.

این ترتیب دو نوع خطا را جدا می‌کند. نبود Transition برای مدتی مشخص، تشخیص Idle را می‌سازد؛ اما Idle به‌تنهایی مجوز آغاز فوری نیست. tInterFrameGap زمان محافظی است که پس از آن قرار دارد. اگر Firmware فقط یکی از این دو شرط را بررسی کند، ممکن است در Capture فاصله Frameها کوتاه باشد یا Port روی آخرین بخش آزادسازی Driver طرف مقابل شروع به ارسال کند.

سناریوی FRS برای هابی در نظر گرفته شده که با منبع خارجی، هم دستگاه‌های Downstream و هم Host بالادست را تغذیه می‌کند. با حذف آداپتور خارجی، Hub که Initial Source است افت VBUS را پیش‌بینی می‌کند و روی CC درخواست Fast Role Swap می‌فرستد تا Host پس از تشخیص درخواست و افت VBUS، تأمین vSafe5V را بر عهده بگیرد. سپس AMS مربوط به FRS نقش‌های Source و Sink و مقاومت‌های Rp/Rd را همگام می‌کند.

درخواست فیزیکی FRS یک Packet کدگذاری‌شده نیست. Initial Source با مقاومت کمتر از rFRSwapTx، لاین CC را برای مدت tFRSwapTx به Ground می‌کشد. ارسال این درخواست فقط در وجود Explicit Contract مجاز است، اما لازم نیست Initial Sink قبلاً Sink Capabilities آن را پرسیده باشد. هم‌زمان هر Message در انتظار حذف می‌شود و سیگنال FRS حتی می‌تواند Transmission فعال را Override کند.

پس از پایان سیگنال، Initial Sink باید FR_Swap Message را بفرستد. به همین دلیل Initial Source موظف است Rp را روی SinkTxOK قرار دهد تا Sink جدید اجازه آغاز AMS را داشته باشد. این اتصال مستقیم میان سیگنال فیزیکی Low و Arbitration مقاله قبل نشان می‌دهد که FRS تنها یک رویداد ولتاژی نیست؛ PHY و Policy باید بلافاصله نقش مالک کانال را نیز هماهنگ کنند.

Receiver باید هم سیگنال معتبر را در حضور نویز Decode کند و هم نویز Idle را با فعالیت واقعی اشتباه نگیرد. استاندارد برای نسبت سیگنال به نویز 25dB، نرخ خطای بیت حداکثر 10^-6 را تعیین می‌کند. پیش از تصمیم‌گیری نیز یک فیلتر محدودکننده پهنای باند با ثابت زمانی حداقل 100ns اعمال می‌شود تا نویز پهن‌باند ناشی از کوپلینگ کابل کاهش یابد.

ظرفیت ورودی cReceiver در حالت عدم ارسال باید بین 200 و 600pF و امپدانس ورودی zBmcRx حداقل 1MΩ باشد. محدودکردن ظرفیت از کندشدن Edge جلوگیری می‌کند و امپدانس بالا مانع بارگذاری مقاومتی شدید لاین CC می‌شود. این دو پارامتر همراه با ظرفیت Plug و مدل کابل تعیین می‌کنند چه شکل موجی واقعاً به Comparator یا Front End گیرنده می‌رسد.

بودجه نویز در حالت فعال و Idle متفاوت است. هنگام BMC فعال، گیرنده باید تا 165mVpp نویز پس از فیلتر را تحمل کند؛ در Idle این مقدار تا 300mVpp افزایش می‌یابد، اما نباید به تشخیص کاذب Packet منجر شود. Receiver همچنین باید افت زمین کابل تا 250mV را مطابق مشخصات Type-C در نظر بگیرد.

Collision Avoidance در گیرنده بر مبنای سطح ثابت High یا Low نیست؛ PHY فعالیت BMC را با شمارش Transitionها تشخیص می‌دهد. اگر حداقل nTransitionCount یعنی سه Transition در پنجره tTransitionWindow رخ دهد، Detection فعال و کانال non-Idle اعلام می‌شود. این پنجره باید در محدوده 12 تا 20µs باشد.

برای بازگشت به Idle، گیرنده باید یک پنجره کامل tTransitionWindow را بدون مشاهده سه Transition سپری کند. وجود یک یا دو Edge پراکنده برای مشغول اعلام‌کردن دائمی کانال کافی نیست؛ این انتخاب به PHY امکان می‌دهد نویز گذرا را از جریان واقعی BMC جدا کند. از سوی دیگر، یک Preamble معتبر به‌سرعت Transitionهای لازم را تولید می‌کند و کانال پیش از Decode کامل Packet به non-Idle می‌رود.

اعلام Idle پایان کار نیست. فرستنده پس از تشخیص Idle باید tInterFrameGap را رعایت کند و بلافاصله پیش از شروع Preamble کانال را دوباره بررسی نماید. بنابراین الگوریتم عملی سه مرحله دارد: نبود فعالیت کافی در یک پنجره، انتظار فاصله بین Frameها، و بازبینی نهایی کانال. این همان پل عددی میان Receiver Specification و Collision Avoidance مقاله پنجم است.

BMC برای پیکربندی Multi-Drop مناسب است؛ یعنی علاوه بر دو Port انتهایی، یک یا دو Transceiver دیگر در Cable Plugها نیز به همان لاین CC متصل باشند. استاندارد محل این گره را Cable Plug می‌نامد، اما ترنسیور می‌تواند در هر نقطه‌ای از طول کابل، از جمله داخل Plug، قرار گیرد. فاصله آن از انتهای Plug محدود نشده است.

Multi-Drop Transceiver باید تمام مشخصات الکتریکی این بخش را رعایت کند، با یک استثنا: ظرفیت آن با cReceiver تعریف نمی‌شود و حداکثر ظرفیت گره غیر‌فعال برابر cCablePlug_CC در مشخصات USB Type-C است. این گره نسبت به ترنسیورهای داخل Host یا Device کمتر تحت‌تأثیر Ground Offset قرار می‌گیرد و بازتاب قابل توجهی به مسیر اضافه نمی‌کند.

نمونه نخست دو DRP را نشان می‌دهد که هرکدام Switch مربوط به VCONN دارند. نمونه دوم یک DFP با Switch را به UFP بدون Switch متصل می‌کند. نبود قابلیت VCONN Source در Port دوم، آن را از محدودیت cReceiver معاف نمی‌کند؛ ظرفیت لاین CC آن Port در حالت عدم ارسال همچنان باید داخل محدوده Receiver باشد.

Initial Sink فقط وقتی برای FRS آماده می‌شود که سه شرط برقرار باشد: Explicit Contract تشکیل شده باشد؛ Sink Capabilities مربوط به Initial Source به درخواست Sink دریافت شده و حداقل یکی از بیت‌های FRS در Fixed Supply PDO پنج‌ولت تنظیم شده باشد؛ و Initial Sink واقعاً قادر و مایل باشد جریان اعلام‌شده را پس از Swap تأمین کند. صرف پشتیبانی سخت‌افزار از Comparator پایین‌ولتاژ برای فعال‌کردن FRS کافی نیست.

در حالت Idle و با Rp برابر 1.5A یا 3A، میانگین ولتاژ CC روی tFRSwapRx min بالاتر از 0.7V می‌ماند؛ هرچند vNoiseIdle ممکن است برای لحظه کوتاهی سطح را پایین‌تر بیاورد. وقتی Initial Source هم‌زمان با Transmission درخواست FRS می‌فرستد، سیگنال انتقال تضعیف می‌شود و قله CC نباید از vFRSwapCableTx min عبور کند. Receiver نباید ولتاژ میانگین بالاتر از 0.7V را FRS تشخیص دهد، اما باید ولتاژ کمتر از آستانه حداقل را برای مدت tFRSwapRx به‌عنوان درخواست معتبر بپذیرد.

زمان tFRSwapRx از 30 تا 50µs است، درحالی‌که پالس فرستنده 60 تا 120µs طول دارد؛ این هم‌پوشانی اجازه می‌دهد Receiver پیش از پایان بدترین پالس معتبر تصمیم بگیرد. پس از تشخیص، Messageهای معلق Discard می‌شوند و Initial Sink باید AMS مربوط به FRS را در محدوده tFRSwapInit آغاز کند. سپس New Source باید حداکثر تا tSrcFRSwap پس از افت VBUS زیر vSafe5V، تأمین vSafe5V را با جریان USB Type-C شروع کند.

هنگام فعال‌بودن FRS Detection، Initial Sink باید مدار تشخیص قطع VBUS خود را غیرفعال کند؛ زیرا افت VBUS جزئی از فرآیند Swap است و نباید Detach اشتباه ایجاد کند. استاندارد همچنین یادآوری می‌کند که در زمان گذار توان، تداوم VCONN برای Cable Plugها تضمین‌شده نیست.

BIST بخشی الزامی از عملکرد لایه فیزیکی است، اما دو حالت معرفی‌شده هدف یکسانی ندارند. BIST Carrier Mode فرستنده DUT را به تولید جریان پیوسته‌ای از یک‌ها و صفرهای متناوب و کدگذاری‌شده با BMC وادار می‌کند. این سیگنال Packet نیست و Preamble، Header، CRC یا EOP ندارد. شکل پایدار آن برای اندازه‌گیری نویز منبع تغذیه و Drift فرکانس مناسب است.

در مقابل، BIST Test Data Mode توسط Tester برای آزمودن Receiver داخل Unit Under Test یا UUT استفاده می‌شود. Tester یک Test Frame مشخص می‌سازد که از Preamble، SOP*، Message Header با تعداد هفت Data Object، یک BIST Test Data BDO، شش Data Object حاوی ۱۹۲ بیت Test Data، CRC و EOP تشکیل شده است. گیرنده باید این ساختار را در شرایط الگوی آزمون دریافت و پردازش کند.

مرز مسئولیت لایه‌ها در Test Frame واضح است. Preamble با 4b5b کدگذاری نمی‌شود. SOP* توسط PHY فراهم و با 4b5b کدگذاری می‌گردد. Header، BDO، Test Data و CRC از Protocol Layer می‌آیند و هنگام عبور از PHY با 4b5b و سپس BMC روی لاین CC قرار می‌گیرند. EOP نیز پایان فیزیکی Frame را مشخص می‌کند.

بنابراین Carrier Mode برای مشاهده کیفیت خروجی Transmitter و پایداری زمان‌بندی مناسب است، اما Test Data Mode مسیر Receiver را با Pattern کنترل‌شده تحریک می‌کند. استفاده از Carrier Mode برای نتیجه‌گیری مستقیم درباره Decode Packet اشتباه است، چون این حالت اصلاً Packet Format ندارد. به همین ترتیب، موفق‌بودن Test Data Mode به‌تنهایی تمام مشخصات دامنه، Edge و امپدانس فرستنده را اثبات نمی‌کند.