从树莓派4 USB-C 接口设计失误看嵌入式系统的接口升级
时间:2019-07-11 13:40来源:充电头网
摘要: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51k的电阻下拉到地。
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。
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。
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。
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。
图1 带USB-C接口的树莓派4
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。图3 树莓派4B在使用带Emark 芯片的连接线时的连接情况
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。
图4 用于双C口DRP控制的USB PD芯片LDR6282
免责声明:本文若是转载新闻稿,转载此文目的是在于传递更多的信息,版权归原作者所有。文章所用文字、图片、视频等素材如涉及作品版权问题,请联系本网编辑予以删除。
我要投稿
近期活动
- 仪器使用操作视频教程时间:2023年12月31日 - 2024年01月31日[立即参与]
- 安森美汽车&能源基础设施白皮书下载时间:2023年04月03日 - 2023年11月30日[立即参与]
- 2023年安森美(onsemi)在线答题活动时间:2023年08月01日 - 2023年08月31日[查看回顾]
- 【在线答题活动】PI 智能家居热门产品,带您领略科技智慧家庭时间:2023年06月15日 - 2023年07月15日[查看回顾]
- 2023年安森美(onsemi)在线答题活动时间:2023年06月01日 - 2023年06月30日[查看回顾]
分类排行榜
- 汽车电子电源行业可靠性要求,你了解多少?
- 内置可编程模拟功能的新型 Renesas Synergy™ 低功耗 S1JA 微控制器
- Vishay 推出高集成度且符合 IrDA® 标准的红外收发器模块
- ROHM 发布全新车载升降压电源芯片组
- 艾迈斯半导体推出行业超薄的接近/颜色传感器模块,助力实现无边框智能手机设计
- 艾迈斯半导体与 Qualcomm Technologies 集中工程优势开发适用于手机 3D 应用的主动式立体视觉解决方案
- 维谛技术(Vertiv)同时亮相南北两大高端峰会,精彩亮点不容错过
- 缤特力推出全新商务系列耳机 助力解决开放式办公的噪音难题
- CISSOID 和泰科天润(GPT)达成战略合作协议,携手推动碳化硅功率器件的广泛应用
- 瑞萨电子推出 R-Car E3 SoC,为汽车大显示屏仪表盘带来高端3D 图形处理性能
编辑推荐
小型化和稳定性如何兼得?ROHM 推出超小型高输出线性 LED 驱动器 IC,为插座型 LED 驱动 IC 装上一颗强有力的 “心脏”
众所周知,LED的驱动IC担负着在输入电压不稳定的情况下,为LED提供恒定的电流,并控制恒定(可调)亮度的作用。无论是室内照明,还是车载应用,都肩负着极为重要的使命。
- 关于反激电源效率的一个疑问
时间:2022-07-12 浏览量:9672
- 面对热拔插阐述的瞬间大电流怎么解决
时间:2022-07-11 浏览量:8431
- PFC电路对N线进行电压采样的目的是什么
时间:2022-07-08 浏览量:9045
- RCD中的C对反激稳定性有何影响
时间:2022-07-07 浏览量:6843
- 36W单反激 传导7~10M 热机5分钟后超标 不知道哪里出了问题
时间:2022-07-07 浏览量:5580
- PFC电感计算
时间:2022-07-06 浏览量:3804
- 多相同步BUCK
时间:2010-10-03 浏览量:37795
- 大家来讨论 系列之二:开机浪涌电流究竟多大?
时间:2016-01-12 浏览量:43079
- 目前世界超NB的65W适配器
时间:2016-09-28 浏览量:59954
- 精讲双管正激电源
时间:2016-11-25 浏览量:127232
- 利用ANSYS Maxwell深入探究软磁体之----电感变压器
时间:2016-09-20 浏览量:107358
- 【文原创】认真的写了一篇基于SG3525的推挽,附有详细..
时间:2015-08-27 浏览量:99850