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[C++知识库]Type C & DP简介

Type C简介

在USB3.2 Gen1和Gen2 中,他们使用一组两个差分对四根线分别实现 5Gbps 和 10Gbps 的收发活动即SSTX 差分对和SSRX 差分对。

因此在USB中 一组收发 可以实现 10Gbps的 双向传输,USB3.2 Gen2x2可以启用两组共四对信号,因此可以实现 20Gbps 双向传输(是的,Gen2不需要D+D-来传输,Gen2 跟 Gen2x2 只是量变,Gen1 到 Gen2 才是质变,而只使用D+D- 的USB2.0则跟USB3.0可以算是两个物种了)
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Type-C属于接口规格,而雷电3属于规范标准,是在物理层上采用了Type-C接口,所以这二者长一样并不冲突。 我们目前以雷电3接口举例,雷电3采用的接口规格为Type-C,所以同时支持USB3.1;但支持USB 3.1的Type-C接口设备不一定支持雷电3规范接口。
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DP接口

一个完整的DP接口同样含有4对主要连接差分对,Mian Link Lane 0~3 (以下简称ML)

在HBR2下可以完成 每Lane 5.4Gbps的单向传输,HBR3下则是8.1Gbps

除此之外,DP接口还内置了Configuration 1&2 用于协议配置,Auxiliary Channel +&- (以下简称Aux对)用于音频传输,有趣的是,DP同样可以在仅 ML0,ML1 两条Lane的模式下工作
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USB Type-C & DisplayPort

USB PD是在CC(Configuration Channel) pin上传输,PD有个VDM (Vendor defined message)功能,定义了装置端ID,读到支持DP或PCIe的装置,DFP就进入替代(alternate)模式。

如果DFP认到device为DP,便切换MUX/Configuration Switch,让Type-C USB3.1信号脚改为传输DP信号AUX辅助由Type-C的SBU1,SUB2来传HPD是检测脚,和CC差不多,所以共用。

(1)DP Alt Mode 4Lane
DP有lane0-3四组差分信号, Type-C有RX/TX1-2也是四组差分信号,所以完全替代没问题。
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当激活成 DP Alt Mode 4Lane 时:
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(2)DP Alt Mode 2Lane
DP协议里的替代模式,可以USB信号和DP信号同时传输,RX/TX1传输USB数据,RX/TX2替换为lane0,1两组数据传输,此时可支持到4k
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当激活 DP Alt Mode 2Lane (Multi-Function DisplayPort,MFDP) 时,针脚功能如下
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(3)Virtual Link
有没有觉得USB2.0 由于正反插支持占用了4个针脚,只有两个有效,而且480Mbps这么孱弱的速度塞进Type-C实在是丢人?

如果把USB2.0的针脚设定为USB3.2 Gen1或者Gen2 就好了,这样的模式也是有的,被称为Virtual Link,是为VR应用所开发的,Nvidia 的2000系 和AMD 的6000系显卡所搭载的Type-C 就支持该模式
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注意了,此模式不在 DP Alt Mode的范畴,常规设备是不支持也触发不了这个模式的。

在Virtual Link 模式下,Type-C和常规 Type-C线缆可以达到非雷电模式下的最高速度,高达4*8.1+10=42.4Gbps的输出带宽外加10Gbps的数据接收带宽

尽管常规的 DP Alt Mode 会在纸面数据上比 Virtual Link 模式稍逊色一些,但是 满足绝大部分的应用场景也已经不成问题了

USB&DP Source & Sink 连接情况

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如何触发 DP Alt Mode

如上文提到的, 不管是DP Alt Mode 还是上面提到的 Virtual Link,抑或是雷电,都是作为Alt Mode 触发的,而触发方式,都是通过Power Delivery 的通信功能
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Type-C Alt Mode 大致配置流程如下:
1、USB 连接 通过CC侦测到
2、VBUS 引脚 提供默认电源配置 5V@500mA
3、VBUS 所需的额外USB电力传输可以进行协商,Battery Charge 1.2(BC 1.2)或USB PD 都可以选择
4、使用 结构化 供应商定义报文(VDM) 需要USB PD 来发送来协商 Alt Mode 握手
5、USB 枚举
6、如果 DP Alt Mode 协商已经完成,继续进行DP link training来建立DP连接
7、USB和DP频道准备就绪进行Type-C 数据和视频信号传输。

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