USB-C转HDMI/VGA带PD充电双口正反插电路设计AG9321MCQ

ALGOLTEK AG9321MCQ系列为HDMI和VGA转换器提供USB C型（显示端口备用）的单片机解决方案，并提供电源传输。AG9321MCQ系列支持带片上Rp/Rd的双USB C型插座符合USB电源传输规范3.0。集成的10位ADC具有USB PD 3.0的快速角色交换（FRS）功能和过电压保护。AG9321MCQ还支持快速充电™3.0电池充电。 DisplayPort接收器符合DisplayPort 1.2规范，支持高达4096x2160/30Hz的分辨率，可配置1、2或4通道配置，每通道速度为5.4（HBR2）、2、7（HBR）和1.62（RBR）。HDMI发射机符合HDMI 1.4标准，支持高达4096x2160/30Hz的分辨率。通过使用HDCP 1.4和出厂预加载的HDCP密钥进行加密来提供复制保护。VGA（D-sub）接口支持高达1920x1200/60Hz的分辨率。 AG9321MCQ系列为独立立体声提供I2S接口和音频DAC。AG9321MCQ功能描述 A、 USB C型接口AG9321MCQ系列支持4个配置通道（CC），并为两个USB C型插座集成CC的完整Rp和Rd电阻器。USB类型C接口符合USB电源传输规范3.0版。 一、显示端口备用模式USBType-C接口之一使用USB电源传输结构化供应商定义的消息（结构化VDM）启用显示端口备用模式，并在需要时支持USB公告板功能。 当USB C型插座表现为显示端口接收器时，检测USB C型连接器插脚A2-A3、A8、A10-A11和B2-B3、B8、B10-B11的插脚分配C、D和E。 表1。Type-c插座插脚分配-正常插头方向表2。Type-c插座插脚分配-翻转插头方向视频数据速率根据配置而变化。2。电力输送 AG9321MCQ系列支持双作用电源。USB PD电源模式可配置为以下四种模式：从电源接收器到电源、从电源到电源接收器、仅电源接收器和只有电源。 AG9321MCQ系列支持快速角色交换。一旦初始电源丢失，AG9321MCQ将立即 请求初始电源接收器提供电源并充当电源。 B、显示端口接收器DisplayPort接收器符合DisplayPort规范版本1.2，由主链路、辅助信道（AUXCH）和热插拔检测（HPD）信号组成。·主链路主链路是一个单向的、高带宽的信道，通过1，2或4车道，每车道5.4（HBR2）、2、7（HBR）和1.62（RBR）Gbps。时钟嵌入8b/10b编码的串行数据中。 表3。显示端口主链路吞吐量·辅助信道辅助信道为1Mbps半双工双向信道，用于链路管理和设备控制。AUX CH也用于传输EDID。 ·HPD—HPD信号用作检测其存在的中断请求。 DisplayPort接收机支持高达4096x2160/30Hz的VESA或CEA分辨率、高达30位的色深和下行扩频时钟（SSC）。拷贝保护通过HDCP 1.3和DPCP解密提供。 为了支持USB类型C（显示端口备用模式）管脚分配C、D和E，显示端口接收器提供数据通道交换功能。 C、高清多媒体接口（HDMI）发射机 HDMI发射机符合HDMI 1.4b规范，由三个彩色通道和一个时钟通道组成。基于TMDS编码，HDMI协议允许每个颜色通道在源设备和接收器设备之间传输单独的RGB颜色、音频数据和辅助数据。TMDS编码基于8b/10b算法。最大时钟速率为297 MHz，最大总吞吐量为7.128 Gbps（2.376 Gbps/信道）HDMI发射机支持高达4096x2160/30Hz的VESA或CEA分辨率、高达30位的色深和采样率为32 kHz、44.1 kHz和48 kHz的IEC 60985 L-PCM。通过使用HDCP 1.4和出厂预加载密钥进行加密来提供复制保护。D、 VGA（D-sub）接口 VGA接口携带模拟分量视频信号，包括红色、绿色和蓝色通道、水平同步和垂直同步。内置的三重DAC分别提供红色、绿色和蓝色通道输出和支持 24位色深，吞吐量为148.5 MSPS速率.VGA接口支持高达1920x1200/60Hz的VESA分辨率或高达1920x1080p/60Hz的CEA分辨率。 E、 USB 2.0全速物理接口 AG9321MCQ提供片上USB 2.0全速PHY，支持广告牌功能和通过USB进行固件升级。 F、通用异步接收发射机（UART） UART接口提供异步通信和全双工通信模式。系统固件可以通过这个UART接口升级。 G、集成电路（I2C）接口 内部集成电路（I2C）接口是2线双向串行总线，支持标准（高达100 kHz）和快速（高达400 kHz）模式。 AG9321MCQ提供多达三个I2C总线接口。一条I2C总线以从模式工作，用于接收系统配置；两条I2C总线以主模式工作，用于显示数据通道、HDMI连接器和VGA（D-sub）连接器的DDC。系统固件可以通过I2C主机（HDMI的DDC）或I2C从机接口进行升级。 H、内部集成声音（I2S）Inter-Integrated Sound（I2S）接口以主通信模式和单工通信模式工作，可以配置为以16、18、20、24或32位分辨率作为输出通道工作。I2S音频采样频率支持32 kHz、44.1 kHz和48 kHz。I2S协议支持Philips标准、MSB-justified和LSB-justified数据格式。I、音频立体声数模转换器（音频DAC） 音频DAC通过I2S兼容接口接收输入数据。内部串行时钟频率可通过选择主时钟（MCLK）和采样时钟（LRCK）比率进行编程。采样频率支持32 kHz、44.1 kHz和48 kHz。如果未启用音频DAC，则AVDD27、ADAC R和ADAC L可以浮动。信噪比：74分贝；THD+N:-60分贝 J、模数转换器（ADC） 嵌入一个10位模数转换器，并共享多达5个外部通道，在扫描模式下执行转换，在选定的一组模拟输入上执行自动转换。当转换电压超出编程阈值时，会产生中断。 K、视频处理单元 视频处理单元执行三个功能：颜色空间转换、gamma控制和抖动。颜色空间转换执行YUV到RGB或RGB到YUV颜色空间转换，gamma控制执行gamma补偿，抖动执行降噪。 视频处理支持旁路模式以禁用这些功能。显示端口接收器的数据输出将直接通过视频处理单元。 L、 快速充电™控制器 内置两个快速充电控制器，支持高通公司的QuickCharge™ 质量控制3.0协议。当QC 3.0被激活，电压可通过该协议以200 mV的步进从3.6 V设置到12 V。 AG9321MCQ集成了两个QC 3.0控制器。一个在USBD+/D-上受支持，另一个在GPIO9和GPIO10上受支持。M、低功率模式 这些设备支持三种低功耗模式，以实现低功耗和短启动时间之间的最佳折衷：·睡眠模式 当视频源设备停止播放任何内容时，系统将跳转到睡眠模式。HPD被断言，AUX CH和主链路被激活。HDMI发射机和VGA的三重DAC被禁用。 ·待机模式 在睡眠模式下运行一段时间后，或者如果DisplayPort或HDMI被拔下，系统将跳转到待机模式。如果HDMI或VGA保持连接，则会断言HPD。辅助通道启动，但主要环节都被关闭了。HDMI发射机和VGA的三重DAC也被禁用。 ·关闭模式 HPD被取消断言。辅助通道和主链路被停用。HDMI发射机和VGA的三重DAC也被禁用。微控制器暂停。AG9321MCQ结构设计方框图AG9321MCQ电路设计原理图参考如下