USB4 Alt 模式測試:DPAUX 和 USB-PD-LECROY示波器


USB Type-C® (USB-C) 連接器不僅支持速度高達 20 Gb/s 的 USB 數據傳輸,而且還可以通過 USB4 提供的替代 (Alt) 模式重新配置以支持各種其他接口 . 支持的 Alt-Mode 協議包括 Thunderbolt™、Mobile High-Definition Link (MHL)、Peripheral Component Interconnect Express (PCIe®)、High-Definition Multimedia Interface (HDMI®) 和 DisplayPort™ (DP)。下圖 1 中的 USB-C 插座示意圖中顯示了它可能從正常操作切換到 Alt 模式的位置。

USB4-Alt-模式測試:DPAUX-和-USB-PD-1.jpg圖 1:構成 USB-C 連接器的接口及其關係。

在正常的 USB 操作中,USB-Power Delivery (USB-PD) 接口允許設備協商誰是信號源端以及使用 VBUS(A4/B4 和 A9/B9)在 Source 和 Sink (Rx) 之間提供的功率平衡和接地引腳。 USB-PD 還負責熱插拔檢測 (HPD) 和中斷請求 (IRQ) 操作。 HPD 允許 Source 檢測 Sink 的存在。 IRQ 功能允許 Sink 通知 Source 狀態變化。使用通道配置(CC1 和 CC2)線路協商設備之間的電力合同,該線路具有 300 Kbps、半雙工的雙相標記編碼。 USB-PD 目前支持 100 瓦的最大功率,即 5 A @ 20V。此功能可能需要可編程電源 (PPS)。該標準目前正在提高到允許高達 240 瓦(48 A @ 5 V)。
然而,USB-PD 的用途不僅用於供電,它還提供各種 USB4 Alt-Mode 協議之間的同步。 USB-PD 確定設備開始通信的時間點。對於 DisplayPort,在 USB-PD 設置電源合同後,它將使用供應商定義的消息 (VDM) 啟動 DP Alt-Mode 以協商 Alt-Mode hand shake。
有幾種可能的 DisplayPort 操作配置。 TX1、TX2、RX1 和 RX2 線路包括兩條差分雙工數據通道,以高達 20 Gb/s 的速度傳輸信號。 DisplayPort 可以使用一對線,讓 USB4 使用另一對線,以便兩個接口以相當快的速度運行,或者它可以使用所有四根線來獲得最大性能。在後一種情況下,可以使用專用的 D+ 和 D- 連接來維持 USB2 級操作。

當 DP Alt-Mode 協商完成後,DPAUX 將繼續進行Link Training,以優化 DisplayPort 信號源和接收端之間的連線,確保影像的穩健連接。 DPAUX 信號使用 SBU1 和 SBU2 信號引腳。 DPAUX 通道處理Link管理和測試模式控制。
USB-C 測試著眼於幾類信號。主線信號路徑——TX1、TX2、RX1、RX2——是高速串行數據總線,每個總線的運行速度為 10 或 20 Gb/s。 USB-PD 和 DPAUX 信號以低速度運行。 Teledyne LeCroy 的 USB-PD 觸發、解碼、測量/圖形和物理層測試選配 (TDMP) 是一個示波器軟體包,使您能夠觸發 USB-PD 信號並解碼其內容。解碼功能解釋 CC 線路上使用的雙相標記編碼。它允許與其他 USB-C 協議以及物理層測量和眼圖進行時間關聯(圖 2)。

USB4-Alt-模式測試:DPAUX-和-USB-PD-2.jpg圖 2:USB-PD TDMP 可以觸發 USB-PD 消息,以便與 DPAUX 事件進行時間關聯。

同樣的,DPAUX 解碼、測量/圖形和物理層測試選項通能可以獲取、解碼和測量 Alt 模式邊帶信號 SBU1 和 SBU2。 使用示波器本機或 I2C 解碼,它可以解碼 DPAUX 讀寫操作以及使用眼圖表現物理層優劣(圖 3)。

USB4-Alt-模式測試:DPAUX-和-USB-PD-3.jpg圖 3:DPAUX DMP 生成眼圖並對 DPAUX 信號執行物理層測量。

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2022-03-07