升级你的SoC设计USB4 IP

USB4新标准的USB连接的实现者论坛(USB)。USB4支持多个高速接口协议,包括USB4、显示接口,串行总线,和雷电3高效数据传输和同步传输的数据,权力,和高分辨率的视频通过一个USB c型电缆。USB4提供40 gbps,前面的两倍USB 3.2 Gen 2×2的标准。本文提供了简要概述的新的、复杂USB4标准,包括电缆和连接器和SoC (SoC)的构建块。更多细节的标准,下载Synopsys对此白皮书USB4:用户期望驱动设计的复杂性或者是USB4规范从usb。

USB4主机,中心,码头,和设备

USB4规范描述USB4不同产品的特性和功能类型。图1显示了USB4双总线系统架构,在USB 2.0(向后兼容性)USB4分开发送。USB主机面临下游端口连接到USB4中心,USB码头(如图1所示)和USB4设备面临上游端口。额外USB4中心,USB4码头和/或USB4设备就像标准的USB连接拓扑和设备树从USB 2.0和USB 3.2规范。

图1:连接USB4主机,中心和设备。(改编自来源:USB4规范图2 - 1)

USB4主机的描述,中心,码头和设备显示许多不同的积木需要设计USB4产品。

USB4 phy支持巷使用多路复用

DesignWare USB4 PHY IP有先进的流程节点USB4主机,USB4枢纽下游面临港口(DFP) USB4码头DFP,一些USB4设备应用程序。USB4 phy可以定制与c型协助(TCA)数字横杆巷使用多路复用开关主机应用程序如图2所示。数字横杆开关确保最好的信号质量,这是至关重要的10 Gbps和20 Gbps的数据速率。Synopsys对此还计划让USB4 PHY提供低成本的过程节点适合一些USB4设备应用程序。USB4 PHY用于DFP USB4主机上,中心和码头必须在多个操作模式:USB4 Thunderbolt3、USB 3。x和DisplayPort TX备用模式,如图2所示。

图2:复杂USB4, USB 3。x,显示端口(DP) Alt模式巷使用c型连接器。

支持在USB4 phy显示端口2.0

显示端口2.0交通不是隧道USB4或雷电因为USB4规范仅定义了显示端口1.4隧道。Synopsys对此USB4 phy支持显示端口1.4 TX备用模式,可以被定制根据新宣布的支持显示端口2.0 TX显示端口2.0备用模式规范。当定制支持显示端口2.0 TX, Synopsys对此USB4 PHY支持UHBR10 UHBR13.5和UHBR20数据率。四车道的UHBR20提供80 Gbps原始数据率,能够支持8 k,甚至16 k显示器和电视机,高刷新率游戏,先进的基于“增大化现实”技术/ VR和其他先进的显示应用程序。

USB4设备路由器AI加速度

Synopsys对此提供DesignWare USB4设备路由器的IP,最初针对人工智能(AI)边缘和大规模存储应用程序加速器。每个AI加速器功能如何与当地相关的计算和记忆依赖于具体的实现,但一个可能的例子是如图3所示。在USB4模式中,这个人工智能加速器使用USB4作为PCIe 4.0嵌入式端点连接到使用隧道作为PCIe。这种模式使AI加速器利用一个低延迟直接内存访问(DMA)连接到主机系统内存。USB 3。x模式,这个人工智能加速器连接到USB主机使用遗留USB流(同步)或体积流量。图3中还显示了一个定制的支持作为PCIe USB4 PHY 4.0。整合一个定制的USB4 PHY AI加速器可以安装在PCB在嵌入式主机或安装在作为PCIe扩展卡。

图3:AI加速器边缘和大规模存储使用USB4路由器IP支持新功能。

完整的SoC设计额外USB4构建块

除了DesignWare USB4 PHY IP和USB4设备路由器,Synopsys对此提供xHCI增强极快的速度控制器IP用于USB4主机,USB4中心和USB4码头产品。此外,Synopsys对此提供了USB 2.0和USB 3.2设备控制器IP用于USB4码头和USB4设备产品,以及USB 2.0的遗留USB接口和USB 3.2 PHY IP USB4码头和USB4设备产品。对于显示应用程序,Synopsys对此提供了显示端口1.4 TX(源)控制器IP,与高清晰度内容保护(HDCP)使用Synopsys对此HDCP 2.3嵌入式安全模块。这个IP组合可用于USB4主机,USB4码头和USB4设备产品。

Synopsys对此还提供DesignWare USB /显示端口1.4 PHY IP与遗留显示端口可以使用连接器USB4码头和USB4设备产品。设计师想要区分他们USB4码头设计可以集成Synopsys对此HDMI控制器层和物理层IP HDCP 2.3 ESM安全IP遗留HDMI端口(s) USB4码头或USB4设备。作为PCIe根Synopsys对此DesignWare作为PCIe控制器(复杂)的IP USB4主机,作为PCIe开关USB4中心,USB4码头和复杂USB4设备,除了作为PCIe设备控制器(作为PCIe嵌入式端点)可用于USB4码头和USB4设备产品。

总结

USB4复杂性是由用户期望,消费者希望USB4产品支持USB,雷电,显示端口操作模式和现有的产品。精心设计的USB4产品还将支持未来的产品,如果为了现有规范。只有未来将显示如果USB4规范2019年出版的是最后一个USB规范,如果会有USB4减速带,和/或如果设计师将不得不面对在未来的某个时候USB5。无论如何,USB4产品设计满足用户期望,“USB只是作品”将使USB4成功。

USB技术和标准,作为一个主要贡献者Synopsys对此员工贡献了几乎每一个USB标准出版。接触Synopsys对此进行进一步的信息,我们可以帮助你的下一个设计支持最新的USB4规范,或启动项目需要作为PCIe, USB和/或显示端口HDCP IP支持。