USB Type C Display Mode with TPS65994AD and TUSB1046A

3万 · 2020-12-12 20:37

作者：Dylan Zheng

USB Type-C日益普及，广泛应用于笔记电脑，手机，台式机和工业PC等领域，在这些应用场合往往需要Type-C 接口既支持USB3.1，同时也能够支持Display（DP）。本文主要介绍如何通过TPS65994AD和TUSB1046A实现USB Type-C DP Mode。

TPS65994AD是一款独立的USB Type-C和 USB PD控制器，内置电源路径，支持USB PD 3.0，可以实现DP，Thunderbolt等ALT Mode。TUSB1046A是一款VESA USB Type-C AltMode redriving switch，支持USB3.1速率可达10 Gbps，也支持DP1.4速率可达8.1 Gbps，并集成了高达14 dB 的线性redriver。TPS65994AD通过CC识别接入的设备，再通过I2C或者GPIO与TUSB1046A通信，进而根据CC 状态控制TUSB1046A内部高速Mux切换和redriver配置，实现Host端的USB3.1和DP Mode。其中， GPIO模式通信，控制简单，易于实现；I2C模式通信，可以减少外围器件和IO口的使用，节省PCB空间。

TPS65994AD和TUSB1046A通过I2C 模式实现USB Type-C DP Mode的系统框图如图1所示。将TPS65994AD的I2C master（I2C3m_SCL,I2C3m_SDA）连接到TUSB1046A的I2C接口；将TPS65994AD 相应port 的DP HPD（GPIO0/GPIO1）连接到对应TUSB1046A的CTL1/HPDIN引脚；将TUSB1046A I2C_EN上拉，使能I2C模式；将SSEQ0/A0和DPEQ0/A1引脚悬空，配置TUSB1046A的I2C地址为0010010（0x12），亦可根据需求，配置成其它地址；其他引脚的配置可以参考TPS65994AD和TUSB1046A的datasheet。

图1 TPS65994AD和TUSB1046A I2C模式系统框图

3万 · 2020-12-12 20:39

下面着重介绍TPS65994AD PD Firmware的配置以实现上述DP功能，采用的软件工具为TPS65993_4 Application Customization 6.4.12，主要配置如下：

1.如图2所示，使能DP SID和DP mode，并做图2所示配置。

图2 DP配置

3万 · 2020-12-12 20:39

2.如图3所示，配置“I2C Master Config”，将slave address 1配置为TUSB1046A I2C的地址：0x12.

图3配置I2C 地址

3万 · 2020-12-12 20:40

3.如图4所示，配置“App Config Binary Data Indices”，将port1 I2C event start index配置为index 1，即TPS65994 I2C master从index 1开始发送port 1的I2C event；设置I2C event的总个数，这里设置为24个数。需要注意的是，index 0专门用于country code，不能将I2C event start index配置为index 0；I2C event的个数需于实际所用个数一致。

图4配置Binary Data Indices

3万 · 2020-12-12 20:41

4.如图5所示，通过“Settings”进入“I2C Master Event Table”配置待发送的Data。TPS65994支持50个Record index，其中Record index 0用于country code。如步骤3所配置，这里从Record index 1开始配置，Record index 1配置参数如下：

a. Trigger Event：用于选择触发I2C master发送data的触发事件，这里选择为I2C_MASTER_EVENT_ATTACH_UU，即USB 3.1的Type-C设备以正面接入Host端。

b. Data Length：发送data的长度，以byte为单位，长度需与Data里面填入的数据相同，这里设置为2。

c. Slave Address Index：用于选择给哪一个I2C slave 设备发送数据，如步骤2所配置，这里配置为0，即选择第一个slave address：0x12。

d. Priority：用于设置优先级，这里采用默认设置0。

e. Data：用于设置I2C master发送的数据，采用十六进制，最右边的byte最先发送，这里配置为0x110a，即对TUSB1046A的0x0a寄存器写入0x11，使能USB3.1 only，且方向为正，EQ采用寄存器的设置值。寄存器定义详见TUSB1046A的datasheet。

图5配置I2C Master

3万 · 2020-12-12 20:41

4.如图5所示，通过“Settings”进入“I2C Master Event Table”配置待发送的Data。TPS65994支持50个Record index，其中Record index 0用于country code。如步骤3所配置，这里从Record index 1开始配置，Record index 1配置参数如下：

a. Trigger Event：用于选择触发I2C master发送data的触发事件，这里选择为I2C_MASTER_EVENT_ATTACH_UU，即USB 3.1的Type-C设备以正面接入Host端。

b. Data Length：发送data的长度，以byte为单位，长度需与Data里面填入的数据相同，这里设置为2。

c. Slave Address Index：用于选择给哪一个I2C slave 设备发送数据，如步骤2所配置，这里配置为0，即选择第一个slave address：0x12。

d. Priority：用于设置优先级，这里采用默认设置0。

e. Data：用于设置I2C master发送的数据，采用十六进制，最右边的byte最先发送，这里配置为0x110a，即对TUSB1046A的0x0a寄存器写入0x11，使能USB3.1 only，且方向为正，EQ采用寄存器的设置值。寄存器定义详见TUSB1046A的datasheet。

图5配置I2C Master

3万 · 2020-12-12 20:42

5.同理，对Record index 2~ Record index 24按表1内容进行配置，以实现Host端的USB3.1和DP Mode。

Record index	Trigger Event	Data Length	Slave Address index	Priority	Data
1	I2C_MASTER_EVENT_ATTACH_UU	2	0	0	0x110a
2	I2C_MASTER_EVENT_ATTACH_UD	2	0	0	0x150a
3	I2C_MASTER_EVENT_DP_CONFIG_ACE_UU	2	0	0	0x120a
4	I2C_MASTER_EVENT_DP_CONFIG_ACE_UD	2	0	0	0x160a
5	I2C_MASTER_EVENT_DP_CONFIG_BDF_UU	2	0	0	0x130a
6	I2C_MASTER_EVENT_DP_CONFIG_BDF_UD	2	0	0	0x170a
7	I2C_MASTER_EVENT_POWER_ON_REST	2	0	0	0x110a
8	I2C_MASTER_EVENT_POWER_ON_REST	2	0	0	0x3310
9	I2C_MASTER_EVENT_POWER_ON_REST	2	0	0	0x3311
10	I2C_MASTER_EVENT_POWER_ON_REST	2	0	0	0x3320
11	I2C_MASTER_EVENT_POWER_ON_REST	2	0	0	0xa21
12	I2C_MASTER_EVENT_ATTACH_UU	2	0	0	0x3320
13	I2C_MASTER_EVENT_ATTACH_UU	2	0	0	0xa21
14	I2C_MASTER_EVENT_ATTACH_UD	2	0	0	0x3320
15	I2C_MASTER_EVENT_ATTACH_UD	2	0	0	0xa21
16	I2C_MASTER_EVENT_DP_CONFIG_ACE_UU	2	0	0	0x3310
17	I2C_MASTER_EVENT_DP_CONFIG_ACE_UU	2	0	0	0x3311
18	I2C_MASTER_EVENT_DP_CONFIG_ACE_UD	2	0	0	0x3310
19	I2C_MASTER_EVENT_DP_CONFIG_ACE_UD	2	0	0	0x3311
20	I2C_MASTER_EVENT_DP_CONFIG_BDF_UU	2	0	0	0x3310
21	I2C_MASTER_EVENT_DP_CONFIG_BDF_UU	2	0	0	0x3311
22	I2C_MASTER_EVENT_DP_CONFIG_BDF_UD	2	0	0	0x3310
23	I2C_MASTER_EVENT_DP_CONFIG_BDF_UD	2	0	0	0x3311
24	I2C_MASTER_EVENT_DETACH	2	0	0	0xa

表1配置Record index 2~ Record index 24

3万 · 2020-12-12 20:43

本文介绍了一种基于TPS65994AD和TUSB1046A通过I2C模式实现的USB Type-C DP Mode系统，详细分析了其系统架构和Firmware配置，该方案具有外围器件少，节省PCB空间，Redriver参数可根据不同线路通过Firmware软件调节等优势。用户可根据此文快速搭建USB Type-C DP Mode系统。

USB Type C Display Mode with TPS65994AD and TUSB1046A

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