支持音频和充电功能的 USB Type-C 和供电迷你坞参考设计

描述

USB Type-C™ 和电力输送 (PD) 微型底座评估模块 (EVM) 提供了完整的 USB Type-C 底座参考解决方案，包括音频、USB 数据、供电和视频。该 EVM 采用 2 英寸 × 4 英寸的小外形，可通过 USB Type-C PD 主端口支持拉电流和灌电流供电功能。视频输出功能包括 DisplayPort 和 HDMI。

特性

• DisplayPort™ 到 HDMI
• 双向电源功能
• DRP 全功能 USB-C 和 PD 端口
• 经由 HDMI 或微型 DP 的双路视频（高达 4K）
• 通过 Type-C 实现闪速更新

随着目前商用电子产品电路板的面积减少,使用一些具有高速通信能力的接口成为必然.以前大多是用PCIe插槽进行相应扩展,但是PCIe插槽要求的面积比较大,而且不具备充电的可能性.USB Type-C技术的提出,使得集供电\超高速信号传输的扩展模块成为可能.在TI的USB Type-C™ 和电力输送 (PD) 微型底座评估模块 (EVM)中,通过一片TPS65986就实现了整个扩展坞的电源管理,可谓节省面积,通过HD3SS460实现开关控制.而USB分线的功能则是通过TUSB8041进行控制.通过PCM2707实现音频输出,通过STDP4320实现视频传输.

这一EVM可谓是使用了当今世界上最先进的一批IC使得USB Type-C接口得以扩展.TI的这一参考设计及其原型电路板可以通过功能的增减应用到电子产品的设计中,既可以作为独立的扩展坞进行设计也可以集成到现有的USB扩展坞中以支持USB Type-C.极有参考价值.

以前为解决传统扩展坞比较封闭的适配性推出过USB2.0接口通用型扩展坞，可是由于USB2.0的带宽所限，USB2.0标准下的USB接口扩展坞并不能给人们理想的使用体验。随着USB3.0的发展新一代标准 的扩展坞也随之推出。TI推出的TIDA-01243 USB Type-CTM Mini Dock，功能十分的强大，接口丰富，带载能力强，值得推荐。

越来越多的笔记本厂家为了将笔记本做到小型化，轻薄化，往往省略了很多接口，因此USB Docking的出现非常有必要，什么蓝牙，HDMI,网络等接口完全可以接在USB Docking上，笔记本可以做的外观简单、美观、轻便。TI提供的USB Type-C 底座参考解决方案同其他厂家产品相比，尺寸小，功能全，支持高达4k的视频，具有非常大的优势。

USB 3.0接口的出现改变了我们传统外置存储设备的产品格局，得益于USB 3.0理论上5.0Gbps的总线带宽和向下兼容性，对于传统的接口应用方案比起前代2.0就体验感方面应该说是飞跃的提升。目前USB 3.0接口衍生出来的数码产品类型也很多，从外置存储设备、U盘、LAN适配器再到DVI屏幕扩展适配器，可以说是真的利用了USB 3.0的高带宽传输的特性。USB3.0扩展坞主要是其整合了包括USB 3.0 HUB 、USB 3.0转千兆LAN、USB 3.0转DVI扩展以及USB声卡的功能，功能十分的多。

这个深有体会，目前的超薄笔记本都是很薄的，很多接口都是能省则省，而且很多新型接口，最具代表的就是网线接口，有时间可以研究研究哦。

USB TYPE C的出现，使主机可以做的更薄更小巧，但功能其实并没有丢失，而是集成到了这一个接口上，可以看做一个信号的总输出端，可一个接口是无法满足众多的使用要求的，扩展产品的需要就出现，也是将来市场所需求的东西。在满足主机产品便携小巧的同时利用外接扩展产品将其功能充分的利用起来，这将是将来产品的一大趋势。TI的这款产品方案，充分的展示了这一点。

Type-C双面可插接口最大的特点是支持USB接口双面插入，正式解决了“USB永远插不准”的世界性难题，正反面随便插。同时与它配套使用的USB数据线也必须更细和更轻便。

看好Type-C的前景

迷你扩展坞的精华之处，还在背部拥有众多的端口。端口分为两排，上排为：MODEM、LAN、VGA、DVI、四个USB、音频输入和音频输出、四针电源输入；下排为本本锁孔、串口、并口、IBM外置软驱端口、两个PS/2。扩展坞上所带端口无论在种类上还是数量上，比本本机身上要带的多得多，这也就是迷你扩展坞存在的最重要理由。 

工作中经常使用笔记本，USB接口太少了，现在开发工具大都是都是USB接口的，不够用。买过一些USB扩展的，大都数低速还可以，一到高速就不稳定了，看到这款产品高速稳定很好！还解决电源供电问题，不担心USB端口超负荷。还有音频和视频扩展接口，功能齐全，用起来应该很不错！

终于明白了USB扩展坞是面向未来在打下坚实的基础，以布局未来发展的战略的措施，而不单单是一个USB扩展坞，它是跨界现在与未来的桥梁。                                                                                                                                                                                                                                     

关于USB Type-C我重点学习以下几个内容:

1、供电
USB Type-C接口默认的5V供电向后兼容之前的USB接口。不仅如此，全新的USB Type-C接口包含4个引脚分别专门用于供电和接地。“USB供电规范（USB Power Delivery Specification ）”可使USB Type-C接口最高可支持20V的电压以及5A的电流。

2、对称的连接
USB Type-C接口是对称的，所以它的插拔以及线缆方向正反皆可。插拔方向的解放解決了之前接口带来的主要烦恼。以前接口的种类预示着附属设备的功能（Type-A接口用于主机，Type-B接口用于外部设备）。USB Type-C接口可以接入两端中的任一端，而功能则由被接入的硬件定义。USB Type-C线缆两端的接口是相同的，因此线缆的插拔得以简化。

3、带宽

USB Type-C支持USB 2.0、USB 3.1 Gen 1（SuperSpeed USB 5Gbps）和USB 3.1 Gen 2（SuperSpeed USB 10Gbps）数据速率。USB 2.0和 USB 3.1分别由单独的规范定义。SuperSpeed USB 差分信号对被分配在接口的两侧，因此以任一方向插入接口时均会使用到一组SuperSpeed USB信号传输连接。

4、通道配置

USB Type-C接口包含2个通道配置（Channel Configuration）信号引脚（CC1 & CC2），用于功能协商。上述信号确定接口插入方向，并用于协商接口上的供电功能、替代模式和外设模式。

5、非USB信号传输

USB Type-C接口支持多种OEM产品定制模式，以扩展设备功能。图1展示了USB Type-C的引脚图。某些引脚可根据产品类型重新指派功能。当中黄色标注部分的引脚可通过全功能的USB Type-C线缆进行重新配置。不仅如此，橙色标注部分的引脚也可被重新配置用于直连应用（Direct Connect Application）。

Type-C双面可插接口最大的特点是支持USB接口双面插入，正式解决了“USB永远插不准”的世界性难题，随便插，防呆。同时与它配套使用的USB数据线也必须更细和更轻便，看好Type-C

越来越多的人需求笔记本的便携性，尤其适合出差的商务人士，扩展坞的出现为笔记本的便携性提供了很好的解决办法。对于开发人员来说，经常插拔接口USB口经常容易损坏，换笔记本代价又很大，扩展坞的普及也能很好的解决这一问题。做开发的时候经常接的设备太多太乱，如果扩展坞能无线和笔记本连接，这可能会更好的推广。

传统的笔记本电脑的一部分功能已经逐步被智能手机所替代，同时针对数据传输速率的不断提高，一些传统接口已经难以满足需求，USB接口作为一种不断升级的通信途径，包括外形尺寸，数据传输速率等等。通过在智能手机上的探索逐步扩大到其他便携式设备之上使用。

在这种大的技术环境下，包括TI在内的大部分半导体厂商已经将研发精力放到以USB接口为通信桥梁来扩展自己的芯片设计。

同时针对大部分的外围设备，也在设计基于USB接口的设备接口升级改造，这期间，既有硬件贡献，同时也有软件贡献。

随着模块分工的细致化，以前完全由笔记本电脑完成的工作现在已经逐步分立开来，由其他单独功能模块在外部来完成，笔记本电脑只需要通过USB接口将原始数据进行有效传输即可。

相信在不久的将来，人们可以用一根USB线缆走遍天下！

USB扩展坞相当于USB总线上外挂各种外设板卡，犹如传统PC电脑里面的PCI总线上的声卡、网卡、显卡等。

USB扩展坞的出现虽然能最大限度的缩小终端产品的尺寸，但是却转移到了扩展坞上。个人认为扩展坞的普及还需要解决一些问题：

一、性价比

目前生产USB 3.0扩展坞处理IC的厂商少，生产扩展坞产品的厂商少，最终扩展坞成品价格过高，比如戴尔的D3000和D3100都在1K以上。

二、带宽

一个扩展坞上外挂的设备多了，带宽是否足够，对电脑的运行速率是否会影响。

三、扩展性

扩展坞自身是否还可以外接扩展坞，即是否支持菊花链模式。

四、外观尺寸及功耗

以戴尔的D3000来看，尺寸为270mm * 75.04MM * 28.22mm，目前这个尺寸还能接受。供电方式为外部适配器供电，如果需要出差使用，而现场又无法提供AC220V插座时，这就不能使用了。

第一次接触到扩展坞，这个功能很强大了，之前也接触过USB HUB+usb声卡可以做音频对讲和音响，这个文章涨知识了。

USB Docking一个很不错的技术设计，之前只见过usb集线器，解决电脑上usb接口不够的问题。如今，出现了比集线器神级无数倍的USB Docking，真是让人大开眼界。在以后个人化多媒体的时代潮流下，这一设计必然将成为人们心中最满意的端口拓展工具了吧。

DOCking用来扩展笔记本电脑功能的底座，现在主机后面好像带着这个接口。它可以连接多种外部设备，如驱动器、大屏幕显示器、键盘、打印机、扫描仪等等。它可以弥补轻薄笔记本电脑本身携带附件较少的缺陷

通过docking拓展usb就可以实现独立充电和独立otg两不误，而不是所谓的otg+充电，这样貌似还更安全一些

USB Docking真不愧是个人化多媒体的手臂，它真正能够做到将多个输入输出设备链接到一台计算机上，功能相当的上档次，比usb集线器强大的多了

支持音频和充电功能的 USB Type-C 和供电迷你坞，解决了目前笔记本电脑仅有一个USB接口的问题，这款产品切中使用需要中的娱乐功能，以音频，视频，外部手机充电等应用。是一款大众消费品，值得期待。

一、对USB扩展坞的认识

USB扩展坞（USB Docking Station），也叫做端口复制器，通俗点说就是通过USB接口扩展出其他接口的设备（像声卡、视频输出接口、蓝牙、COM或LPT接口、读卡器、网卡以及hub等）；不同于一般的USB集线器那样常见、便宜，USB扩展坞比较少见，价格较昂贵（几百甚至上千，因为把USB声卡、USB网卡、USB外置显卡、读卡器、USB HUB等各种设备集成到一起，通过硬件实现接口的扩展，成本也很高），而且也只是在USB3.0出现以后才有少量产品（USB2.0也有，但更少见，比较多的是2个USB转出读卡器、蓝牙和几个额外的USB接口，因USB2.0的带宽和供电都比较成问题）。

二、USB扩展坞产生的背景

现在智能手机、笔记本电脑使用越来越广泛了，而一般的设备如笔记本电脑又无很多接口来连接其他日益发展和更新的外部设备，实际上也不可能把所有设备接口都集成在一个设备上，从实用上讲也没那个必要，但是对于一些IT或工业上的人来说，有时候又可能需要连接其他接口，这时USB扩展坞就可以发挥它的用武之地了，既可以作为简单的USB HUB使用也可以作为网卡、声卡、读卡器等使用，想一想是不是如百宝箱一样，方便、省事，对于那些出差或者经常更换办公场所的人事来说，只要插拔一次，就可以将整个工作环境移到另一个设备上去。

三、TI公司设计的USB扩展坞方案介绍

TI公司设计的USB扩展坞，有别与传统的PCIE插槽接口以及USB接口，采用了最新的USB Type-C技术，以USB Type-C作为接口， 提供了完整的 USB Type-C 底座参考解决方案，带有USB Type-C™ 和电力输送 (PD) 微型底座的EVM板支持音频、USB 数据、供电和视频功能，其中，视频输出支持DisplayPort 和 HDMI两种接口，具有双向电源功能、 PD 端口等，整个EVM板尺寸小而精悍，个人觉得比较适合最新上市的 Type-C接口产品的扩展。

四、其他公司产品如绿联USB3.0扩展坞，采用USB3.0数据总线技术，集合5口USB3.0 HUB、USB3.0转HDMI/DVI/VGA显卡、USB3.0千兆网卡、声卡（包括麦克风）以及读卡器等，与TI公司设计的USB扩展坞以USB Type-C作为接口有点区别，而且支持的视频输出也不同，显然TI公司设计的USB扩展坞方案比较“前卫”，不仅支持USB3.0、音频，还支持最新的视频输出，以及具有充电端口。

总结：对于一般的场景，可能购买usb hub 或者转接线即可，但是对于外接设备较多的情况，还是选择USB扩展坞比较方便，毕竟一分价钱一分货，对于工控行业的同仁来说，USB扩展坞绝对是它们的福音，而TI公司设计的USB扩展坞，技术上大家肯定都知道的，绝对是不错的选择！！！

对于购买了，超级本本，或者WIN8的平板电脑，以及苹果的笔记本的用户，USB Docking是非常有必要的。我之前购买过一个长条型便携式的，放到笔记本后面，能帮助笔记本散热，尺寸是25*25*180mm。它包含了USB3.0 HUB、USB显卡、USB千兆上网的功能模块，其它的都很简单，说一下USB显卡的作用，USB显卡和平常的显卡是不一样的，也不是拿来给老的笔记本进行升级的。它是用来进行多屏幕扩展显示视野，需要它的人通常有2个或以上，或者更多的显示屏，可以通过USB外置显卡把他们都组合起来（比如A显示屏干这个工作，B显示屏干那个XX，C显示屏...）。主要的显示模式有1.把所有显示屏都搞成像主机系统显示的一样，通常是多个人看同样的屏；2把所有显示器调节成不一样的画面，A看电影，B游戏，C看小说，也可以是把主显示屏的画面向四周延伸，就像打倒一杯水的水向四周蔓延，或者向一个方向都行；3也可以让你的多个显示屏同时玩旋转90-180-270度

现在USB type-c应该是正式走入了人们的生活了，手机上算是开始全面铺开来使用了，其实一代一代的USB接口让我们的生活在方便的同时也带来了不方便，之前的那些USB线说不能用就不能用了，但发展中确实需要淘汰制，不能一成不变，其实扩展坞也一样，有时候已经被改变的东西需要改回来的时候已经是不可能的了，这就需要转换了，现在的笔记本接口也是在不停的变化，也就需要配合扩展坞来完善接口功能，当然，扩展坞也跟USB接口一样，同样经历着发展变化！

华硕的Z-2 USB 3.0 Docking Station，具备USB 3.0、HDMI、VGAPort、LAN等扩展，为桌面和笔记本用户提供多功能接口，同时也可作为笔记本的底座。

HZ-2 USB 3.0 Docking Station整合一颗视频处理器，支持2048*1152 32-bitcolor的高清分辨率转换输出，兼容市面上的PC设备与显示器。通过它可为用户额外提供两个显示输出，这样用户就不用再增加显卡了。

HZ-2提供的LAN以太网口兼容10/100 Mbit/s传输速率，没到达千兆有点可惜，不过这百兆其实也足够大部分用户了。

HZ-2 USB 3.0 DockingStation体积说大不大说小也不小，33.5*6.5*2.4cm，重280g，携带的话还是可以的。

对USB扩展坞有了一定的认识，觉得它是适应时代发展的产品，现在学习中经常用到电脑，但是USB口不够用，有了这个产品就不用担心不够用了，有很多USB接口和音频、电源接口，是一个非常棒的产品，用起来应该会很棒。

USB Type-C™ 和电力输送 (PD) 微型底座评估模块 (EVM) 提供了完整的 USB Type-C 底座参考解决方案，包括音频、USB 数据、供电和视频。该 EVM 采用 2 英寸 × 4 英寸的小外形，可通过 USB Type-C PD 主端口支持拉电流和灌电流供电功能。视频输出功能包括 DisplayPort 和 HDMI。

TI的USB type-c芯片的普及，对于很多设备就少一路供电，可以大大的减少电缆，减少电路的复杂度，更是即插即用，不用以前还需要很多电缆，一根usb进来，出来就可以接入其他设备。

TI公司的USB Type-C和供电迷你坞站提供了包括音频,USB数据,供电和视频在内的完整解决方案,尺寸只有2吋x4吋,支持USB Type-C PD端口的电流源和沉功能,视频输出包括显示器端口(DisplayPort)和HDMI,主要用在笔记本电脑.本文介绍了迷你坞站所采用元件之一高速双向无源开关HD3SS460主要特性和功能框图,以及评估板USB Type-C™ Mini Dock EVM主要特性,框图,电路图,材料清单和PCB设计图.

记得4年前在TI 的活动上得了一个USB 的扩展口，拿回来用在笔记本上还挺好用的，如果同时使用的话，数据的传输速度和电压会有影响。

USB扩展坞的发展已经匹配出多个接口，种类多，速率快，电压稳定，灵活应用很方便，是未来发展的一个大方向。

        采用USB Type-C技术的USB扩展坞催生着超薄笔记本电脑时代的到来和兴起。TI所提供的这款USB Type-C™ 和电力输送(PD)微型底座评估模块(EVM)参考设计包括音频、USB数据、供电及包括DisplayPort和HDMI视频输出功能，包括可通过USB Type-C PD主端口支持拉电流和灌电流供电等功能。能够支持跨 USB-C™ 连接的USB 传输和默认 VBUS 的扩展功能及DRP 全功能USB-C和PD端口。此底座具有支持不同视频数据类型的协议转换器，包括DisplayPort到HDMI以及DisplayPort到VGA 协议转换器。可以说这款EVM是TI结合了自身的各项技术优势为USB扩展坞的开发设计人员奉上的一套完美的一站式的解决方案，为广大的设计开发人员带来了方便快捷、简单高效的设计体验，并同时为开发设计人员节省了大量的宝贵时间。

超薄笔记本的面市将有利于减轻消费者的负重量，大规模的集成电路也更有利于电脑性能的提升。

正是如此，现在的人对电脑得性能要求反而没那么高了，因为比如说放家里用的话，不用特别高的性能，反而美观成了第一选择，然后就是轻便，这使得更薄的电脑受到青睐，所以这些接口能不要就不要，但是功能确不能少，所以各种转的接口是必须存在的。扩展坞也就应运而生了。

USB Type－CTM连接器外形小巧、正反都能插，且具有多种用途，势必会成为未来USB接口的主流。但就目前来说，由于传统设备的USB接口还是传统的Type-A等类型接口，所以USB Type－CTM暂时也不能一下子完全覆盖USB接口领域。目前，为提高USB Type－CTM 的普及程度，除了在新生产的拥有USB接口的设备上采用USB  Type－CTM接口之外，还有一点比较更重要的就是研究USB与其它接口类型（比如HDMI接口）的无缝高效率的对接技术。只有当USB Type－CTM具备高兼容性，且具备高转换效率，那过多两三年，等已有的旧的设备都被慢慢废弃淘汰之后，USB  Type－CTM就真的可以以覆盖式的姿态引领USB 接口领域了吧。

今年九月的时候，HDMI特许公司发布HDMI创立者针对USB Type－CTM开发的HDMI转接模式的规范。这使得具有HDMI功能的源设备可以利用USB Type－C连接器直接连接到具有HDMI功能的显示器，无需繁琐的协议及连接器适配器或硬件保护装置，通过单根线缆传输本机的HDMI信号。对于手机和个人电脑的消费者来说，他们一般都期望通过一根USB Type－C至HDMI线缆轻松将这些个人设备连接到显示器，并使用到本机HDMI的性能与功能。此HDMI转接模式的规范将会使更多源设备采用HDMI，同时也必将促进USB Type－C 的普及。

许多消费类的电子产品都需要采用单个解决方案来传输音频、视频、数据与电源，USB Type－C正是此类产品的首选连接器。正因为这样，使用USB Type－C轻松将设备连接到用户群庞大的具有HDMI功能的电视机，可为消费者带来极大好处。此外，USB－IF还与HDMI 特许公司进行协作，确保当USB Type－C设备支持HDMI转接模式时，消费者能够识别出来。

USB Type－C一统USB江湖的时代终将来临，我们期待着。

但我们也知道终将有新的USB Type－D将USB Type－C取缔掉，或许，这就是技术的魅力所在。

如果说现在的接口整合最重要的无非就是更方便的连接，那么，超薄的设计，功能的强大，无疑是最需要研究和开发出来的，市场的需求量一定很大，现在更多的人想要如果平板电脑能够把我们工作和娱乐整合到一起，天天带着走就好了。平板电脑的系统硬件越做越牛逼，你以后就是带着一台小屏幕的主机到处跑。笔记本也越做也轻薄，演变到今天发烧友体验过的超极本，重量也才只有1点多千克吧！超极本就只有2个USB3.0加1个HDMI的显示口了。USB Type-C™ 和电力输送 (PD) 微型底座评估模块 (EVM) 提供了完整的 USB Type-C 底座参考解决方案，包括音频、USB 数据、供电和视频。
市面上常有2种产品形态，一种是带着走，便携式的多媒体复制器，很轻，也就200g左右差不多了；一种是比较朴实，放到办公桌上，把工作的平台都搭建好，用笔记本一插USB线，就能接上舒服的打字键盘、宽阔的显示屏和有线网络（无线还是没有有线快的），而且能保持你桌面的整洁。相信以后的功能扩展会越来越强大的。

而且将来也会有更薄更强大的接口出现，相信这个时间不会很久。

超薄笔记本的普及，必然会推动USB TYPE-C和USB扩展坞的发展，使笔记本体积更小，重量更轻，但必然会减少很多端口来实现，所缺失的功能功能就必然通过USB扩展坞来补充，USB TYPE-C可以使USB端口做的更小，配合USB 3.0协议，速度更快。TI的产品方案，正是在这种背景下孕育而生。