Use TPS65994AD and TUSB1044 to Achieve USB3.1 Gen2+DP1.4 at Type-C Port
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。
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。
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”。
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。
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。
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。