TUSB422 MCU 软件用户指南

TUSB422 MCU 软件用户指南

摘要

本文档是 TUSB422 微控制器基于 Type-C 端口控制（TCPC）和电源传输（PD）软件的用户指南。本指南旨在帮助用户进行软件的配置、调试和移植。

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目录

1. 介绍 … 3
2. 配置 … 4
   • 2.1 通用配置 … 4
   • 2.2 USB-PD 3.0 支持 … 5
   • 2.3 VDM 支持 … 6
3. 代码 ROM/RAM 大小优化 … 7
4. 通过 UART 调试 … 7
   • 3.1 UART 命令 … 9
5. 移植到其他微控制器 … 10

表格

表 1: UART 命令列表 … 9
表 2: 软件移植的文件和函数 … 10
表 3: 基于应用的并发定时器计数 … 10

图表

图 1: TUSB422 PD 软件架构 … 3
图 2: Windows 设备管理器中的 UART COM 端口 … 8

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1. 介绍

TUSB422 基于 MCU 的软件原生支持 TI 的 MSP-EXP432P401R 和 MSP-EXP430FR5969 MCU LaunchPad 评估模块（EVM），并与 TUSB422 EVM 配合使用。该软件通过 I²C 控制 TUSB422，并通过 GPIO 控制 VBUS 的独立电源模块。有关如何将 EVM 与 LaunchPad 设置的详细信息，请参阅 TUSB422 EVM 用户指南。

该软件符合以下规范：

• USB Type-C 端口控制器接口规范，Rev 1.0，Ver 1.1。
• USB Type-C 电缆和连接器规范，Rev 1.2。
• USB 电源传输规范，Rev 2.0，Ver 1.2。
• USB 电源传输规范，Rev 3.0，Ver 1.0a。

软件架构如图 1 所示。源代码文件名与图中所示的模块对应，可以在“PDlib”和“hal”文件夹中找到。IAR Embedded Workbench 和 Code Composer Studio 的项目文件位于“/app/DRP”目录中。

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2. 配置

2.1 通用配置

USB Type-C 和 USB PD 的配置可以在“/app/DRP/main.c”文件中设置。文件顶部提供了一个示例配置。

有关配置结构和有效值的信息，请参阅“PDlib/tusb422_common.h”。以下是可配置参数的描述。

USB Type-C 配置：

• role: Type-C 角色：0 = SRC（源），1 = SNK（接收器），2 = DRP（双角色端口）。
• rp_val: 源电流广告：0 = 默认，1 = 1.5A，2 = 3.0A。
• flags: 选项标志：0 = 无，1 = Try.SRC，2 = Try.SNK。

USB PD 配置：

• src_settling_time_ms: 电压转换后电源供应稳定的时间（以毫秒为单位，默认 50 ms）。
• pdo_priority: 源 PDO 选择优先级：0 = 电压，1 = 电流，2 = 功率。
• fast_role_swap_support: 快速角色交换（FRS）支持：0 = 不支持（默认），1 = 默认功率，2 = 1.5A，3 = 3.0A。TUSB422 的 WCSP 封装不支持 FRS，因为它没有直接控制 VBUS 的引脚。
• num_src_pdos: 源 PDO 的数量 [0-6]。
• num_snk_pdos: 接收器 PDO 的数量 [0-6]。
• src_caps[]: 源 PDO 数组。
• snk_caps[]: 接收器 PDO 数组。

USB PD 源 PDO 配置：

• SupplyType: 电源类型：0 = 固定，1 = 电池，2 = 可变。
• Peakl: 峰值电流：0 = 默认，1 = 110% 电流持续 10ms，2 = 125% 电流持续 10ms，3 = 150% 电流持续 10ms（仅适用于固定和可变类型）。
• MinV: 最小电压（以 50 mV 为单位）。
• MaxV: 最大电压（以 50 mV 为单位，仅适用于可变和电池类型）。
• Maxl: 最大电流（以 10 mA 为单位，仅适用于固定和可变类型）。
• MaxPower: 最大功率（以 250 mW 为单位，仅适用于电池类型）。

USB PD 接收器 PDO 配置：

• SupplyType: 电源类型：0 = 固定，1 = 电池，2 = 可变。
• MinV: 最小电压（以 50 mV 为单位）。
• MaxV: 最大电压（以 50 mV 为单位，仅适用于可变和电池类型）。
• MaxOperatingCurrent: 最大工作电流（以 10 mA 为单位，仅适用于固定和可变类型）。
• MinOperatingCurrent: 最小工作电流（以 10 mA 为单位，仅适用于固定和可变类型）。
• OperationalCurrent: 工作电流（以 10 mA 为单位，仅适用于固定和可变类型）。
• MaxOperatingPower: 最大工作功率（以 250 mW 为单位，仅适用于电池类型）。
• MinOperatingPower: 最小工作功率（以 250 mW 为单位，仅适用于电池类型）。
• OperationalPower: 工作功率（以 250 mW 为单位，仅适用于电池类型）。

USB PD 配置（布尔标志）：

• usb_comm_capable: 接收器和/或源能够进行 USB 数据通信。
• no_usb_suspend: 接收器请求在 USB 挂起期间继续其电源合同。
• usb_suspend_supported: 源指示接收器应遵循 USB 2.0 或 USB 3.1 的挂起和恢复。
• externally_powered: 源由外部供电。
• dual_role_data: 端口支持双角色数据并支持 DR_Swap 消息。
• higher_capability: 接收器需要超过 5V 的电压以提供完整功能。
• giveback_flag: 接收器将响应 GotoMin 消息并将其负载减少到最小工作电流。
• auto_accept_swap_to_dfp: 自动接受数据角色交换请求到主机。
• auto_accept_swap_to_ufp: 自动接受数据角色交换请求到设备。
• auto_accept_swap_to_source: 自动接受电源角色交换请求到源。
• auto_accept_swap_to_sink: 自动接受电源角色交换请求到接收器。
• auto_accept_vconn_swap: 自动接受 VCONN 交换请求，即使当前不是 VCONN 源。

2.2 USB-PD 3.0 支持

可以通过在“usb_pd_policy_engine.h”中取消注释以下宏来启用 USB-PD 3.0 支持：

#define ENABLE_USB_PD_REV3_SUPPORT

如果启用了 USB-PD 3.0，可以通过取消注释以下宏来启用扩展消息支持：

#define ENABLE_EXTENDED_MSG_SUPPORT

启用 USB-PD 3.0 支持会增加固件映像的大小，除非应用程序需要 USB-PD 3.0 功能，否则不建议启用。

2.3 VDM 支持

USB-PD 供应商定义消息（VDM）支持可以通过在“PDlib/usb_pd_policy_engine.h”中取消注释或注释以下定义来控制：

#define ENABLE_VDM_SUPPORT

如果启用了 VDM 支持，可以使用以下定义启用可选的替代模式支持：

#define ENABLE_DP_ALT_MODE_SUPPORT
#define ENABLE_HDMI_ALT_MODE_SUPPORT

如果启用了 VDM 支持，请确保在“/app/DRP/main.c”文件中为您的应用程序设置适当的 VDM 配置参数。

目前，支持的 SVID 数量限制为三个，并且每个 SVID 仅支持单一模式。

USB PD VDM 配置：

• id_header_vdo: 32 位 ID 头 VDO，用于 Discover Identity 响应。
• cert_stat_vdo: 32 位证书状态 VDO，用于 Discover Identity 响应。
• product_vdo: 32 位产品 VDO，用于 Discover Identity 响应。
• num_product_type_vdos: 产品类型 VDO 的数量 [0-3]。
• product_type_vdos[0]: 第一个 32 位产品类型 VDO（如果适用）。
• product_type_vdos[1]: 第二个 32 位产品类型 VDO（如果适用）。
• product_type_vdos[2]: 第三个 32 位产品类型 VDO（如果适用）。
• num_svids: 支持的 SVID 数量 [0-3]。
• svids[0]: 第一个 16 位 SVID（如果适用）。
• svids[1]: 第二个 16 位 SVID（如果适用）。
• svids[2]: 第三个 16 位 SVID（如果适用）。
• modes[0]: 第一个 SVID 的 32 位模式值（如果适用）。
• modes[1]: 第二个 SVID 的 32 位模式值（如果适用）。
• modes[2]: 第三个 SVID 的 32 位模式值（如果适用）。
• multi_function_preferred: 对于支持 DisplayPort 替代模式的 UFP，布尔值表示对 USB SuperSpeed + 1 或 2 个 DisplayPort 通道的偏好。
• ufp_alt_mode_entry_timeout_enable: UFP 替代模式进入超时启用。

当启用 VDM 支持时，端口将尝试对电缆插头进行 Discover Identity。如果端口支持模式操作（由 ID 头 VDO 指示），端口还将在显式合同协商后尝试对端口伙伴进行 Discover Identity。端口将响应 Discover Identity 请求。

支持 DisplayPort 和 HDMI 替代模式所需的 VDM 消息代码已包含在内。可以修改“PDlib/usb_pd_policy_engine.c”文件以添加对其他模式或供应商定义的 SVID 的支持。在源代码中搜索“[VDM]”以查看可以添加其他 SVID 和模式支持的位置。

目前，支持的 SVID 数量限制为三个，并且每个 SVID 仅支持单一模式。

要完成 DP 替代模式的平台集成，必须执行以下操作：修改 tusb422_common.c 中的 tcpm_mux_control() 以控制替代模式多路复用器。对于 DP 接收器，必须在 HPD-IN 更改时调用 usb_pd_policy_engine.c 中的 usb_pd_pe_hpd_in_event() 函数。并且应修改 timeout_alt_mode_entry() 以在 USB 接口上显示 billboard。对于 DP 源，应修改 tusb422_common.c 中的 tcpm_hpd_out_control() 函数以控制 DP 源的 HPD-OUT。

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3. 代码 ROM/RAM 大小优化

使用默认项目设置时，TUSB422 软件启用了通过 MCU 的 UART 进行调试输出，并使用 RAM 中的大型循环缓冲区。为了最小化 ROM 和 RAM 使用，可以将编译器预处理器定义的符号更改为零（最低级别）以禁用所有 UART 调试：

DEBUG_LEVEL=0

项目的代码优化级别也可以从“高/平衡”更改为“高/大小”以进一步减小代码大小。

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4. 通过 UART 调试

TUSB422 软件可以通过 MCU 的 UART 提供调试接口。UART 代码使用 RAM 缓冲区来帮助缓解代码执行速度的减慢，但过多的调试输出仍可能导致 USB-PD 时序违规。如果 USB-PD 合同协商或合规性测试失败，请尝试减少或禁用调试输出。

LaunchPad MCU EVM 通过其 micro-USB 连接支持 UART。要确定正确的 COM 端口号，请连接 LaunchPad EVM，打开设备管理器，并查找“XDS110 Class Application/User UART”。

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4. 移植到其他微控制器

图 1 中的 TCPM HAL 块必须移植到其他微控制器上才能使用该软件。通常，必须实现以下功能：

• I²C 主控（用于读取/写入 TUSB422 寄存器）。
• 具有毫秒分辨率的定时器和 msleep() 函数。
• 用于 VBUS 电源控制的 GPIO。
• 用于调试输出的 UART（可选）。

表 2 提供了文件和函数列表，作为移植过程的起点，但可能并不完全包含所有内容。

文件名	函数
PDlib/tcpci.c	_tcpc_write() _tcpc_read() tcpc_write_block() tcpc_read_block()
hal/MSPxxx/tcpm_hal.c	tcpm_hal_vbus_enable() tcpm_hal_vbus_disable()
hal/MSPxxx/timer.c	timer_start() timer_cancel() msleep()
hal/MSPxxx/uart_hal.c	HAL_UART_TxByte()

表 2: 软件移植的文件和函数

timer_start() 函数应能够根据应用程序处理并发定时器。大多数应用程序只需要一个软件定时器，但 HDMI 和 DisplayPort 的替代模式适配器需要额外的定时器。如果指定了相同的定时器指针，timer_start() 函数应在重新启动之前取消任何现有的定时器。msleep() 函数不应取消任何正在运行的定时器。

应用程序	可能的并发定时器数量
DisplayPort 替代模式适配器	2
HDMI 替代模式适配器	3
其他	1（仅单个定时器）

表 3: 基于应用的并发定时器计数

PD 软件实现了 SMBus 库，以提供未来控制其他电源 IC 的灵活性，这些 IC 可能需要 SMBus 协议，但这并不是严格要求的，因为 TUSB422 仅使用 I²C。开发人员可以选择使用 I²C 或 SMBUS 来移植“PDlib/tcpci.c”文件。如果使用 I²C 而不是 SMBUS，则必须使用“PDlib/tcpm.c”中的替代 tcpm_read_message() 函数，并且还必须修改 tcpm_transmit() 函数。源代码中有注释以帮助进行此修改。

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