如何通過TPS65994AD和TUSB1044在Type-C接口實(shí)現(xiàn)USB3.1 Gen2

作者：Dylan Zheng

USB Type-C日益普及，廣泛應(yīng)用于筆記電腦，手機(jī)，臺(tái)式機(jī)和工業(yè)PC等領(lǐng)域，在這些應(yīng)用場(chǎng)合往往需要Type-C 接口既支持高速數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)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(shí)現(xiàn)USB3.1 Gen2和DP1.4。

TPS65994AD是一款獨(dú)立的USB Type-C和 USB PD控制器，內(nèi)置電源路徑，支持USB PD 3.0，可以實(shí)現(xiàn)DP，Thunderbolt等ALT Mode。TUSB1044是一款USB Type-C Alt Mode redriving switch，支持速率可達(dá)10 Gbps，可搭配集成USB3.1/DP MUX的Host實(shí)現(xiàn)支持USB3.1 Gen2和DP1.4功能的Type-C接口。TPS65994AD通過CC識(shí)別接入的設(shè)備，再通過I2C或者GPIO與TUSB1044通信，進(jìn)而根據(jù)CC 狀態(tài)控制TUSB1044內(nèi)部AUX切換和USB3.1/DP redriver配置，實(shí)現(xiàn)Host端的USB3.1和DP Mode。其中， GPIO模式通信，控制簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)；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(jié)省PCB空間。

TPS65994AD和TUSB1044通過I2C 模式實(shí)現(xiàn)USB Type-C USB3.1/DP Mode的系統(tǒng)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(yīng)port 的DP HPD（GPIO0/GPIO1）連接到對(duì)應(yīng)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(gè)地址可供選擇；其他引腳的配置可以參考TPS65994AD和TUSB1044的datasheet。

圖1 TPS65994AD和TUSB1044 系統(tǒng)框圖

下面著重介紹TPS65994AD PD Firmware的配置以實(shí)現(xiàn)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：

1. 如圖2所示，使能DP SID和DP mode，并做圖2所示配置。

圖2 DP配置

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

圖3配置I2C 地址

1. 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(fā)送port 1的I2C event；設(shè)置I2C event的總個(gè)數(shù)，這里設(shè)置為20個(gè)數(shù)。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(gè)數(shù)需與實(shí)際所用個(gè)數(shù)一致。

圖4配置Binary Data Indices

1. 如圖5所示，通過“Settings”進(jìn)入“I2C Master Event Table”配置待發(fā)送的Data。TPS65994支持50個(gè)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(shù)如下：
   1. Trigger Event：用于選擇觸發(fā)I2C master發(fā)送data的觸發(fā)事件，這里選擇為I2C_MASTER_EVENT_POWER_ON_RESET，即以TPS65994AD重新上電復(fù)位為觸發(fā)事件。
   2. Data Length：發(fā)送data的長(zhǎng)度，以byte為單位，長(zhǎng)度需與Data里面填入的數(shù)據(jù)相同，這里設(shè)置為2。
   3. Slave Address Index：用于選擇給哪一個(gè)I2C slave 設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，如步驟2所配置，這里配置為0，即選擇第一個(gè)slave address：0x12。
   4. Priority：用于設(shè)置優(yōu)先級(jí)，這里采用默認(rèn)設(shè)置0。
   5. Data：用于設(shè)置I2C master發(fā)送的數(shù)據(jù)，采用十六進(jìn)制，最右邊的byte最先發(fā)送，這里配置為0x100a，即PD剛上電時(shí)對(duì)TUSB1044的0x0a寄存器寫入0x10，關(guān)斷USB和DP模式，EQ采用寄存器的設(shè)置值。寄存器定義詳見TUSB1044的datasheet。

圖5配置I2C Master

1. 同理，對(duì)Record index 2~ Record index 20按表1內(nèi)容進(jìn)行配置，以實(shí)現(xiàn)Host端的1和DP Mode。

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(shí)現(xiàn)的USB Type-C USB3.1/DP Mode系統(tǒng)，詳細(xì)分析了其系統(tǒng)架構(gòu)和Firmware配置，該方案具有外圍器件少，節(jié)省PCB空間，Redriver參數(shù)可根據(jù)不同線路通過Firmware軟件靈活調(diào)節(jié)等優(yōu)勢(shì)。用戶可根據(jù)此文快速搭建USB Type-C USB3.1 Gen2/DP1.4系統(tǒng)。

審核編輯：符乾江