USB标准化组织在2014年正式颁布Type-C接口标准。随着这些年的快速发展,目前在我们的生活中已经处处能发现Type-C接口的存在。智能手机,平板电脑,笔记本,VR/AR设备,音箱,小家电,无人机等等,都配置有Type-C接口。与前几代传统USB接口相比,Type-C能够同时支持高功率充放电、数据传输、影像传输等功能,真正实现“一口多用”的强大用途。
USB Type-C作为一种更为先进的物理接口,全功能满PIN (24PIN)下可以提供多种控制及传输通道,在PD协议的配合下,可进行电力协商及接口工作模式的协商,从而启用相应的通道功能。
上图中上半部分是Type-C母头,下半部分是Type-C公头,公头比母头少一组D+D-,这个设计是为了方便正反插。其中:
Type-C是USB标准组织定义的接口标准,主要也是为了传输USB的高速数据,为了和USB高速数据传输模式有个区别,相关的标准上就提出了Type-C ALT (Alternative)可选模式,可以是DisplayPort ALT(DP ALT), HDMI ALT, THUNDERBOLT ALT模式,当前主流的就是DP ALT模式了。
多功能Type-C主机接口
在一个完整的主机系统里面,Type-C控制器和PD控制器密不可分,分别用于接口的连接检测和电力协商。而接口上其他的多功能基本就是多源数据的Native传输,其本质上是把USB和DP等视频的线路传输整合在一
个Type-C接口里面。考虑到Type-C接口的正反插特性,在接口内部又增加多路复用器或者高速开关(MUX/SS Switch) 将USB和DP信号的物理线路可以按照规划排布在Type-C接口中。同时利用PD控制器与对端PD控制器进行工作模式的协商,协商成功后两端就可以按照协商好的新模式来控制 MUX/SS Switch排好输出线路的顺序,这样就可以达到传输USB数据,DP数据,或者USB+DP的混合数据。
从以下的功能框图看到,主机系统中USB和DP控制器,MUX/SS Switch,PD控制器,乃至电源控制器均是协同工作。其中的高速数据都是USB Host控制器以及 DP Source控制器的源格式。
DP ALT模式协商流程
Type-C DP ALT模式协商流程都是通过USB PD协议的通信功能来完成,它是采用PD协议中VDM(Vender-Define message)的协议交互让相连的设备进入 DP等数据传输功能。
DP ALT系统解决方案
广芯微UM3506系列产品是一款USB PD/Type-C接口控制芯片,可以支持PD SRC/SNK/DRP角色,并支持最新的USB PD3.1协议,支持DP ALT模式,非常适合笔记本,扩展坞,AR/VR设备,显示器等多功能Type-C接口解决方案。UM3506采用软硬结合的灵活可编程架构,芯片内部采用TCPM/TCPC分层架构,集成了一个原生的TCPC-like前端处理模块,内置高性能32位RISC-V内核和大容量Flash闪存、SRAM存储器及增强的外设接口和丰富的系统资源,极大地方便客户进行二次开发。
UM3506-Based DP ALT系统方案规格:
USB C1 反向充电口
PD3.0/3.1 140W SINK
支持I2C接口通信
USB C2支持全功能模式接口
PD SOURCE 65W
DP SINK (RX) 接收
支持2-lane, 4-lane的DP传输模式, 支持8K HDR 视频传输
支持 AUX 1/2
支持HPD检测
DP Native接口
UM3506系统方案软件平台配置:
FreeRTOS嵌入式开源操作系统
全功能PD Library库
开源的DP ALT协议库
灵活易用的CLI用户界面
Eclipse-based的IDE集成开发环境
UM3506芯片致力于打造开放平台和差异化应用的设计理念,设计人员可以更合理有效地利用芯片上MCU的资源,简化差异化应用软件的设计,缩短系统开发时间,同时更好地保证系统的实时性和可靠性,完美实现PD+的应用开发。
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