IT天空

 找回密码
 加入我们

手机号码,快捷登录

搜索

[新资讯] 从树莓派4 USB-C接口设计失误看嵌入式系统的接口升级

[复制链接]
Lacy 发表于 2019-7-11 11:07:23 | 显示全部楼层 |阅读模式

IT天空 定制版高速U盘 64G/128G/256G | 固态U盘 256G Pro

  近日,RaspBerry 4 Pi model B(树莓派4B)正式发布,从处理能力,通信方式,对外接口都进行了全方位的升级,为嵌入式开发者带来了福音。收到货后,不少开发者怀着激动的心情开始尝试使用。结果,却发现了USB-C接口在设计规范性上出现了严重的问题。

1 (1).jpg


  图1 带USB-C接口的树莓派4

  经过实际测试发现,树莓派4上面的这个USB-C接口,其CC1和CC2是连接在一起的,并共用了一颗5.1k的电阻下拉到地。这个设计看似非常巧妙,USB-C接口的控制做到了极致简单,只需要一颗5.1k下拉电阻。当外接的USB-C Cable是不带Emark芯片的情况下,确实可以正常工作。因为这类USB-C Cable的CC2是悬空的,只有CC1有连接到对端,所以,这种Cable跟RaspBerry 4B的USB-C接口母座一连起来,就非常好的符合了Sink端的设计规范,即CC1上,有一个5.1k的电阻下拉到地。


1 (1).png


  图2 树莓派4B在使用不带Emark 芯片的连接线时的连接情况

  但是,USB TYPE-C规范里面,还规定了一种带Emark 芯片的Cable,这种Cable的CC2上,有一个1K的下拉电阻,用来告知DFP端的CC识别芯片,需要往CC2上提供VCONN Source.一旦跟这样的Cable连接起来,RaspBerry 4 Pi model B就会出现严重问题。因为CC1和CC2连接起来后,会跟Cable上的1K到地电阻并联,形成一个比1k电阻还小的阻抗,从而满足了USB-C规范中Audio Adapter Accessory Mode的连接规范,被电源端误认为是一个模拟耳机设备,从而拒绝供电。


1 (2).png


  图3 树莓派4B在使用带Emark 芯片的连接线时的连接情况

  通过上图我们可以看到,Emark 连接线上的1k电阻会导致,CC1建立失败,1k电阻和5.1k电阻的并联,会导致RaspBerry 4B被认为是一个Audio Adapter Accessory Mode.解决这个问题的方法也很简单,只需要在CC1和CC2上各接一个5.1K电阻到地,互相独立就行了。这一点可以搜索一下笔者在2015年的原创文章《你真的需要TYPE-C芯片吗》。这篇文章为大家提供了判断系统是否需要使用USB-C 控制芯片的三个原则和两个实现方法。

  RaspBerry 4B在USB-C接口上的设计,其实属于入门级设计,因为这个接口仅仅用来进行5V供电和一个USB2.0 通信而已,并无复杂的音视频及USB3.0功能。在实际的嵌入式开发中,一个USB-C接口的功能,可能远不止于此。下面我们就大功率供电供电、高速信号传输、双C口DRP控制三点进行阐述。

  第一, 需要使用USB-C接口来获得9V/12V/15V/20V的供电电压。很多嵌入式系统具有非常复杂的功能,仅仅5V的供电,是无法满足要求的。那么,这个时候,只是通过在CC1和CC2上单独设置5.1k下拉电阻,就不够了,而是必须使用USB PD控制芯片,最好是能够灵活配置各种电压的USB PD控制芯片,例如LDR6015和LDR6021就可以实现这个功能。某些系统设计中,甚至希望USB PD控制芯片自动去判断适配器的最高功率档,让电源适配器直接供应最高功率给嵌入式系统,这个时候,就可以使用LDR6015Max,可以不需要任何的控制,直接获得最高功率。

  第二, 需要使用USB-C接口进行高速视频信号传输的应用开发。USB-C接口,可以同时支持10G/b的USB 3.1Gen2数据传输和4K高清视频传输。但是要让Sink端进入DP ALT mode,这个时候必须使用一颗USB PD Controller,例如LDR6282等。这类USB PD控制芯片,充当的是一个交通管理员的角色,通过USB PD通信,对USB-C Cable内的高速差分对通路进行配置,让数据信号和视频信号适配到合适的差分对上。

  第三, 双C口DRP功能控制,很多嵌入式应用不仅仅使用单个USB-C口,还可能会有两个USB-C口,其中一个C口用于供电,另外一个C口用于进行高速数据及视频信号传输。但用户使用过程中,并不确定两个中的哪一个口会插上电源,或者多媒体设备,因此需要满足双C口盲插识别和控制,最典型的应用是USB-C接口的显示屏和投影仪。这就属于比较复杂的USB PD控制功能了。目前市面上仅仅有LDR6282可以满足这个需求。


1 (3).png


  图4 用于双C口DRP控制的USB PD芯片LDR6282

  综上所述,我们可以看出,对于USB-C接口仅仅用于供电和Debug功能的嵌入式系统,USB-C接口并不需要使用任何芯片控制,通过CC1和CC2各自独立下拉一个5.1k电阻到地即可。对于需要用到大功率供电或者高清视频传输功能的嵌入式设计,则必须要使用USB PD控制芯片。














原文链接:https://www.cnbeta.com/articles/tech/866341.htm
最近访问 头像模式 列表模式
yinbinly 发表于 2019-7-12 08:41:45 | 显示全部楼层

活跃 55906| 技术 24| 互助 47| 钻石 2016

好了 一句话也看不懂
您需要登录后才可以回帖 登录 | 加入我们

本版积分规则

Lacy

40356

活跃

1

技术

6

互助
签到任务
最火的业界新闻
  • 美国依然不放过华为 将调查华为与朝鲜合作
  • 移动用户去世后号码无法过户引争议 中国移
  • 5分钟4K视频渲染导出仅需4分钟:2019入门款
  • 科创板来袭 小米悄悄扶持了这些中国芯片独
  • 最快进入世界500强的中国互联网企业 小米用
  • 29999元!华硕灵耀X2 Pro上架:双4K屏+八
  • 小米入榜世界500强 雷军分1000股给每位小米
  • 华硕推出ROG Strix XG438Q显示器:4K 120Hz
  • 机构计算AMD 16核锐龙芯片制造成本:42.05
  • AMD处理器在日本零售市场份额飙升到69%
炫酷的硬件Show
  • 振华SUPER FLOWER 铜皇450W 铜牌电源
  • 比小更小,Mini-STX装机
  • 华擎X99E-ITX + 银欣ML06 装机记
  • 最强双路泰坦硬管水冷 制作流程
  • 银欣FT02,双路E5工作站
  • 迟到的定制机箱小钢炮清理灰尘
  • 乔思伯UMX1 Plus,小巧的家用综合主机
  • 分体水冷第二弹-Inwin 805 infinity
  • 第一次DIY硬管水冷~~
  • 樱桃MX6.0 青轴 机械键盘 开箱
有趣的美图分享
  • 我说怎么回事,每次开完家长会回来老爸给我
  • 赤裸裸的诱惑
  • 毫无违和感
  • 爸,你过来帮我! 好,我来了!
  • 北京面向国外游客售卖的T恤
  • 除了屈服,我还能怎么办?
  • 养狗一定要养哈士奇,不要问我为什么
  • 学医的都是外星人吗?
  • 是谁说洗衣机洗龙虾洗的很干净的?出来我们
  • 哈哈哈哈,笑死我了内心戏很足
关注官方微信
快速回复 返回顶部 返回列表