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使用TPS65994AD和TUSB1044在Type-C端口實現USB3.1 Gen2+DP1.4

星星科技指導員 ? 來源:TI ? 作者:Dylan Zheng ? 2023-03-20 09:35 ? 次閱讀

USB Type-C日益普及,廣泛應用于筆記電腦手機,臺式機和工業PC等領域,在這些應用場合往往需要Type-C 接口既支持高速數據傳輸,同時也能夠支持多媒體功能。本文主要介紹如何通過TPS65994AD和TUSB1044在Type-C接口實現USB3.1 Gen2和DP1.4。

TPS65994AD是一款獨立的USB Type-C和 USB PD控制器,內置電源路徑,支持USB PD 3.0,可以實現DP,Thunderbolt等ALT Mode。TUSB1044是一款USB Type-C Alt Mode redriving switch,支持速率可達10 Gbps,可搭配集成USB3.1/DP MUX的Host實現支持USB3.1 Gen2和DP1.4功能的Type-C接口。TPS65994AD通過CC識別接入的設備,再通過I2C或者GPIO與TUSB1044通信,進而根據CC 狀態控制TUSB1044內部AUX切換和USB3.1/DP redriver配置,實現Host端的USB3.1和DP Mode。其中, GPIO模式通信,控制簡單,易于實現;I2C模式通信,控制靈活,并可以減少外圍器件和IO口的使用,節省PCB空間。

TPS65994AD和TUSB1044通過I2C 模式實現USB Type-C USB3.1/DP Mode的系統框圖如圖1所示。將TPS65994AD的I2C master(I2C3m_SCL,I2C3m_SDA)連接到TUSB1044的I2C接口;將TPS65994AD 相應port 的DP HPD(GPIO0/GPIO1)連接到對應TUSB1044的HPDIN引腳;將TUSB1044 I2C_EN上拉,使能I2C模式;通過UEQ0/A0和UEQ1/A1引腳懸配置TUSB1044的I2C地址,有16個地址可供選擇;其他引腳的配置可以參考TPS65994AD和TUSB1044的datasheet。

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圖1 TPS65994AD和TUSB1044 系統框圖

下面著重介紹TPS65994AD PD Firmware的配置以實現上述USB3.1 Gen2和DP1.4功能,采用的軟件工具為TPS65993_4 Application Customization Tool,主要配置如下:

如圖2所示,使能DP SID和DP mode,并做圖2所示配置。

pYYBAGQXuEKAFCtFAAA1997GL5I037.png

圖2 DP配置

如圖3所示,配置“I2C Master Config”,將slave address 1配置為所設定的TUSB1044 I2C地址,這里為“12”。

pYYBAGQXuEKAeXOFAAAyGiQl-Rk148.png

圖3配置I2C 地址

如圖4所示,配置“App Config Binary Data Indices”,將port1 I2C event start index配置為index 1,即TPS65994 I2C master從index 1開始發送port 1的I2C event;設置I2C event的總個數,這里設置為20個數。需要注意的是,index 0專門用于country code,不能將I2C event start index配置為index 0;I2C event的個數需與實際所用個數一致。

poYBAGQXuEOAVuXAAAAz-ePk8Ao770.png

圖4配置Binary Data Indices

如圖5所示,通過“Settings”進入“I2C Master Event Table”配置待發送的Data。TPS65994支持50個Record index,其中Record index 0用于country code。如步驟3所配置,這里從Record index 1開始配置,Record index 1配置參數如下:

Trigger Event:用于選擇觸發I2C master發送data的觸發事件,這里選擇為I2C_MASTER_EVENT_POWER_ON_RESET,即以TPS65994AD重新上電復位為觸發事件。

Data Length:發送data的長度,以byte為單位,長度需與Data里面填入的數據相同,這里設置為2。

Slave Address Index:用于選擇給哪一個I2C slave 設備發送數據,如步驟2所配置,這里配置為0,即選擇第一個slave address:0x12。

Priority:用于設置優先級,這里采用默認設置0。

Data:用于設置I2C master發送的數據,采用十六進制,最右邊的byte最先發送,這里配置為0x100a,即PD剛上電時對TUSB1044的0x0a寄存器寫入0x10,關斷USB和DP模式,EQ采用寄存器的設置值。寄存器定義詳見TUSB1044的datasheet。

pYYBAGQXuESASy4WAAAlOfyMaCM414.png

圖5配置I2C Master

同理,對Record index 2~ Record index 20按表1內容進行配置,以實現Host端的1和DP Mode。

Record index Trigger Event Data Length Slave Address index Priority Data
1 I2C_MASTER_EVENT_POWER_ON_REST 2 0 0 0x100a
2 I2C_MASTER_EVENT_DETACH 2 0 0 0x100a
3 I2C_MASTER_EVENT_ATTACH_UU 2 0 0 0x110a
4 I2C_MASTER_EVENT_ATTACH_UU 2 0 0 0x680c
5 I2C_MASTER_EVENT_ATTACH_UU 3 0 0 0x666610
6 I2C_MASTER_EVENT_ATTACH_UU 3 0 0 0x333320
7 I2C_MASTER_EVENT_ATTACH_UD 2 0 0 0x150a
8 I2C_MASTER_EVENT_ATTACH_UD 2 0 0 0x680c
9 I2C_MASTER_EVENT_ATTACH_UD 3 0 0 0x666610
10 I2C_MASTER_EVENT_ATTACH_UD 3 0 0 0x333320
11 I2C_MASTER_EVENT_DP_CONFIG_ACE_UU 2 0 0 0x1a0a
12 I2C_MASTER_EVENT_DP_CONFIG_ACE_UU 3 0 0 0x555510
13 I2C_MASTER_EVENT_DP_CONFIG_ACE_UD 2 0 0 0x1e0a
14 I2C_MASTER_EVENT_DP_CONFIG_ACE_UD 3 0 0 0x555510
15 I2C_MASTER_EVENT_DP_CONFIG_BDF_UU 2 0 0 0x1b0a
16 I2C_MASTER_EVENT_DP_CONFIG_BDF_UU 3 0 0 0x665510
17 I2C_MASTER_EVENT_DP_CONFIG_BDF_UU 3 0 0 0x333320
18 I2C_MASTER_EVENT_DP_CONFIG_BDF_UD 2 0 0 0x1f0a
19 I2C_MASTER_EVENT_DP_CONFIG_BDF_UD 3 0 0 0x556610
20 I2C_MASTER_EVENT_DP_CONFIG_BDF_UD 3 0 0 0x333320


表1配置Record index 1~ Record index 20

本文介紹了一種基于TPS65994AD和TUSB1044通過I2C模式實現的USB Type-C USB3.1/DP Mode系統,詳細分析了其系統架構和Firmware配置,該方案具有外圍器件少,節省PCB空間,Redriver參數可根據不同線路通過Firmware軟件靈活調節等優勢。用戶可根據此文快速搭建USB Type-C USB3.1 Gen2/DP1.4系統。

審核編輯:郭婷

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