汽车级USB Type - C® DP交替模式转接驱动器TUSB564 - Q1深度解析

在汽车电子领域，数据传输的高效性和稳定性至关重要。TUSB564 - Q1作为一款汽车级USB Type - C® DP交替模式8.1Gbps接收端线性转接驱动器交叉点开关，为汽车信息娱乐系统、后座娱乐系统以及汽车音响主机等应用提供了强大的数据传输解决方案。

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特性亮点

高速数据传输支持

TUSB564 - Q1支持多种数据传输模式，包括USB 3.2高达5Gbps的数据速率，以及DisplayPort™ 1.4高达8.1Gbps (HBR3) 的速率。它既支持USB 3.2 + 2个DP 1.4通道，也支持4个DP 1.4通道，能够满足不同应用场景下的高速数据传输需求。

低功耗设计

采用超低功耗架构，有效降低了系统的整体功耗，这对于汽车电子设备来说尤为重要，因为它可以减少电池的消耗，提高能源效率。

线性转接驱动与均衡功能

具备高达11.6dB均衡功能的线性转接驱动器，能够补偿由于线缆或电路板走线损耗产生的码间串扰 (ISI)，保证数据传输的准确性和稳定性。同时，该器件对DisplayPort™链路训练透明，可通过GPIO或I2C进行配置，还支持热插拔，方便用户使用。

宽温度范围与小封装

支持汽车级2级温度范围（-40°C至105°C），适应汽车复杂的工作环境。其封装为5mm × 7mm，0.5mm间距VQFN，体积小巧，节省电路板空间。

引脚配置与功能

TUSB564 - Q1的引脚配置丰富多样，不同的引脚承担着不同的功能。例如，DP[0:3]p/n引脚用于DisplayPort通道的差分输出，TX1p/n、TX2p/n、RX1p/n、RX2p/n等引脚用于DisplayPort或USB3的差分输入/输出，SSTXp/n、SSRXp/n引脚用于USB3下行端口的差分输入/输出。此外，还有用于设置均衡增益的EQ[1:0]、SSEQ[1:0]、DPEQ[1:0]引脚，以及用于器件使能、热插拔检测、编程模式选择等功能的引脚。这些引脚的合理配置使得器件能够灵活地适应不同的应用需求。

规格参数

绝对最大额定值与建议运行条件

在使用TUSB564 - Q1时，需要注意其绝对最大额定值和建议运行条件。例如，VCC电源电压范围为 - 0.3至4V，建议运行电压为3至3.6V；结温最大为125°C，环境温度建议在 - 40至105°C之间。超出绝对最大额定值运行可能会对器件造成永久损坏，而在建议运行条件之外使用，可能会影响器件的可靠性、功能和性能并缩短器件寿命。

ESD等级

该器件的人体放电模型 (HBM) 符合AEC Q100 - 002标准，所有引脚的ESD等级为 ±4000V；充电器件模型 (CDM) 符合AEC Q100 - 011，所有引脚的ESD等级为 ±1500V。这表明器件具有较好的抗静电能力，但在使用过程中仍需注意静电防护。

电气特性

TUSB564 - Q1的电气特性涵盖了电源功耗、输入输出电压电流、差分阻抗、回波损耗等多个方面。例如，在不同的工作模式下，其平均有效功耗有所不同，仅USB模式下平均有效功耗为340mW，USB + 2通道DP模式下为670mW，4通道DP模式下为640mW。这些电气特性为工程师在设计电路时提供了重要的参考依据。

工作模式与配置

GPIO模式

当I2C_EN = “0”时，TUSB564 - Q1处于GPIO配置。在这种模式下，它支持仅USB、2个DisplayPort通道 + USB或4个DisplayPort通道（无USB）三种配置。通过CTL1、CTL0和FLIP引脚的不同组合，可以实现不同的功能选择和信号映射。例如，当CTL1 = L，CTL0 = H时，器件处于单端口USB模式；当CTL1 = H，CTL0 = L时，器件处于4通道DP模式。

I2C模式

当I2C_EN不等于0时，TUSB564 - Q1处于I2C模式。在该模式下，同样可以实现与GPIO模式相同的配置，通过I2C寄存器来控制USB和DisplayPort的配置以及AUXp或AUXn到SBU1或SBU2的映射。这种模式提供了更多的可编程性和灵活性，方便工程师进行精确的控制。

DisplayPort模式

TUSB564 - Q1支持多达四个数据速率高达8.1Gbps的DisplayPort通道。其DisplayPort功能可通过GPIO控制引脚CTL1或I2C寄存器CTLSEL1启用，同时还需要HPDIN引脚为高电平才能启用通过DisplayPort通道进行的数据传输。在不同的配置下，需要注意通道的启用和禁用设置，以确保数据的正常传输。

应用与实施

应用信息

TUSB564 - Q1主要用于补偿因为PCB布线和电缆等无源介质导致的信号衰减而引起的符号间干扰 (ISI) 抖动。在USB3.2主机/DisplayPort 1.4 GPU和USB3.2 Type - C插座之间放置该器件，可以纠正信号完整性问题，使系统更加稳健。

典型应用示例

文档中给出了一个典型的设计示例，详细说明了设计要求和过程。例如，转接驱动器至USB3集线器最大PCB布线长度为8英寸，转接驱动器至DP RX最大PCB布线长度为6英寸等。同时，还介绍了ESD保护措施和DisplayPort UFP_D引脚分配E的支持方法。在ESD保护方面，建议选择符合特定参数要求的ESD元件，并将其布置在USB连接器附近；对于DisplayPort UFP_D引脚分配E，需要根据不同的配置模式采取相应的措施，以确保信号的正确传输。

系统示例

展示了TUSB564 - Q1在仅USB 3.1、USB 3.1和2通道DisplayPort、仅DisplayPort三种模式下的系统示例。通过不同的引脚配置，可以实现不同的工作模式，满足多样化的应用需求。例如，当CTL1引脚为低电平并且CTL0引脚为高电平时，器件处于仅USB3.1模式；当CTL1引脚为高电平且CTL0引脚为高电平时，器件以USB3.1和2个通道DisplayPort模式运行。

电源与布局建议

在电源方面，TUSB564 - Q1旨在使用3.3V电源运行，建议使用去耦电容器降低噪声并提高电源完整性，在每个电源引脚和接地端之间连接一个0.1µF电容器。在布局方面，给出了详细的布局指南，如使用受控90Ω差分阻抗 (±15%) 布线RXP/N和TXP/N对，远离其他高速信号，尽量减少过孔数量等。这些建议有助于提高器件的性能和稳定性。

寄存器映射

文档中详细介绍了TUSB564 - Q1的寄存器映射，包括通用寄存器、DisplayPort控制/状态寄存器、USB3.1控制/状态寄存器等。每个寄存器都有其特定的功能和作用，通过对这些寄存器的读写操作，可以实现对器件的各种配置和控制。例如，通用寄存器 (地址 = 0x0A) 中的EQ_OVERRIDE字段可以设置是否使用寄存器中的EQ设置；DisplayPort控制/状态寄存器可以用于选择DP通道的EQ电平、监测AUX写入DPCD寄存器的值等。

作为电子工程师，在设计使用TUSB564 - Q1的电路时，需要充分了解其特性、引脚配置、规格参数、工作模式、应用实施方法以及寄存器映射等方面的知识。只有这样，才能合理地选择和使用该器件，设计出高性能、稳定可靠的汽车电子系统。同时，在实际应用中，还需要根据具体的需求和场景，灵活调整参数和配置，以达到最佳的设计效果。你在使用类似器件的过程中，是否也遇到过一些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。