使用FPGA技术实现灵活的USBType-C介面控制-Lattice.PDFVIP

使用 FPGA 技術實現靈活的 USB Type-C 介面控制 萊迪思半導體白皮書 2014 年 11 月 Lattice Semiconductor 5555 Northeast Moore Ct. Hillsboro, Oregon 97124 USA Telephone: (503) 268-8000 WP002 1.1 版本 USB Type-C 介面介紹 二十年前，第一代通用序列匯流排（Universal Serial Bus, USB 1.0 ）的出現， 為各自為政的電子行業通信標準注入了互通性。而必威体育精装版發佈的USB Type-C 介面規範 將USB 技術提升到了一個新的高度 ，能夠滿足21 世紀電子行業的需求，同時也將再 一次改變電腦、消費類電子產品以及移動設備之間的互連方式。輕薄、堅固 、無需區 分插頭方向的USB Type-C 連接器拓展了由USB 3.1 超速（SuperSpeed+ ）規範定義 的各項功能，採用雙通道實現高達20 Gbps 的總頻寬，最多能夠將高清電影和3D 圖 像等大型檔的傳輸時間減少一半。得益於USB Type-C 介面的大功率特性，可實現高 達100W 的快速充電以及為筆記型電腦、監視器、電視機等更大的設備供電。USB Type-C 介面還具備多項獨一無二的特性，包括新的視訊模式——使用USB 連接器和 電纜傳輸DP 、VGA 和HDMI 等格式的視頻。 USB Type-C 介面將為消費者帶來諸多激動人心的新特性。不過，要發揮出 USB Type-C 介面的潛能，設計人員必須根據設計需求實現USB Type-C 的供電 （PD ）協議、電纜方向偵測、高速信號切換以及供應商自訂消息（Vendor Defined Messaging, VDM ）功能 。本文將討論如何將低成本的FPGA 與現有的USB 設備相結 合，開發出能夠充分發揮USB 介面高速、大功率和通用特性的產品 ，以及如何快速將 產品推向市場。 USB Type-C 介面簡介 新一代可靠耐用的連接器 USB Type-C 介面的命名源於USB Type-C 連接器，USB 開發者論壇（USB Implementers Forum, USB-IF ）設計了這個堅固、易於使用的介面來替代當今移動設 備中廣泛使用 、易於損壞的Micro-B 連接器。 （圖1 ） 使用FPGA 技術實現靈活的USB Type-C 介面控制 2 萊迪思半導體白皮書 圖 1 ：USB Type-C 連接器 這款24-pin 連接器的機械設計反應了設計人員從Micro-B 連接器上獲得的歷史 教訓，它無需確定插入的正反方向並可實現10000 次的插拔。使用者再也不需要擔心 “哪頭上，哪頭下”，因為USB Type-C 連接器沒有正反方向之分，所以從任一方向 插拔皆可。此外，不像其他大多數USB 電纜，USB Type-C 電纜兩端使用相同的插 頭。 資料通道增加 USB Type-C 電纜包含兩組支援10Gbps USB 3.1 超速標準的Tx/Rx 信號通 道，提供了20Gbps 總頻寬，理論上可實現2 倍的資料傳輸和下載時間改善 。並保留 單獨一組引腳給使用USB 2.0 連接的傳統應用。 供電性能增強 該電纜還包含配置通道（Configuration Channel, CC ），可用於發現、配置和 管理USB Type-C 的先進供電（Power Delivery ）功能，為外設或移動設備實現高達 100W 的供電能力 。 更靈活的USB 架構 除了必威体育精装版的USB 標準中定義的 “上行資料流程埠（Upstream-Facing Port, UFP）”和 “下行資料流程埠（Downstream-Facing Port, DFP）” ，USB Type-C 規 範還定義了 “雙重用途埠（Dual Role