如何通过TPS65994AD和TUSB1046A实现USB Type-C DP Mode

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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

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

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.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

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

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

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。

 审核编辑：符乾江