Granite River Labs, GRL
Sophie Lee
Intro
2020년 VESA(Video Electronics Standards Association)는 최신 디스플레이포트 대체 모드 v2.0(DP Alt. Mode v2.0) 사양을 발표했습니다. 원래 이 사양은 Type-C를 통한 DisplayPort가 10Gbps(UHBR10)를 지원할 수 있다고 정의했습니다 하지만 당시 DP2.1 사양이 아직 개발되지 않았기 때문에 2021년 6월에 SCR 문서가 다시 공개되었고, 사양에서UHBR10에 관련된 부분은 삭제되었습니다. 이후 DP Alt.Mode v2.1 사양에 UHBRx가 추가되었습니다. 따라서 당시 DisplayPort 대체 모드는 최대 8.1Gbps(HBR3)까지만 지원할 수 있었습니다. 또한 DP Alt.Mode v2.0의 주요 업데이트 내용에는 Passive 및 Active 케이블과 컨버터에 대한 정의가 포함됩니다. 이 문서에서는 Type-C 기반 DisplayPort의 기존 사양과 Active 케이블 업데이트의 핵심 사항을 안내합니다.
DisplayPort over Type-C의 PD 통신 프로세스
DPC(DisplayPort over Type-C)는 USB Type-C(USB-C) 인터페이스와 호환되는 DP(DisplayPort) 기능을 말하며, USB-C와 호환되는 모든 인터페이스와 마찬가지로 PD(Power Delivery)를 거쳐야 합니다. 해당 대체 모드로 진입한 후에만 사용할 수 있습니다. DPC에서 사용하는 대체모드를 DisplayPort Alternate Mode(DP Alt. Mode)라고 합니다.그림 1은 DPC 제품이 처음 케이블을 연결한 후 수행하게 되는 PD 통신 과정을 보여줍니다. DP는 DP Alt.Mode로 들어갈 때까지 DP가 시작되지 않습니다.
그림 1: DPC 제품의 PD 통신 프로세스
PD와 통신할 때 DP AUX 통신처럼 상단과 하단을 구분합니다. PD에서는 각각 DFP(Downstream Facing Port), UFP(Upstream Facing Port)라고 하며, DFP가 통신 프로세스를 주도하고 DFP가 요청을 발행합니다. 요청 메시지를 받은 후 UFP는 ACK 메시지로 응답합니다. DP 측면에서 보면 일반적으로 DFP는 DP Source에 해당하고 UFP는 DP Sink에 해당합니다. 위 사진과 같이 PD 통신 회의는 "Check for SVID and supported Alternate Modes", "Enter DP Alt. Mode", "Communicate current status", "Configure DP related functions"의 네 부분으로 구성됩니다. 다음은 이 네 단계의 통신 과정을 자세히 소개합니다.
1. Check for SVID and supported Alternate Modes
PD 통신의 첫 번째 부분입니다. DFP는 이 단계에서 UFP가 지원하는 대체 모드를 확인합니다. UFP가 DP 대체 모드를 지원하는 경우 이 단계에서 지원되는 핀 할당도 발표합니다.
2. Enter DP Alt. Mode & Communicate current status
'SVID 및 지원되는 대체 모드 확인' 후에 DFP는 UFP에게 DP 대체 모드로 들어가도록 요청합니다. 그러면 DFP와 UFP는 "DisplayPort 업데이트 상태" 요청과 HPD를 포함한 ACK 메시지를 통해 양측의 현재 상태, DP 모드 종료 요청이 있는지, 다기능 모드를 선호하는지 등을 확인합니다.
3. Configure DP related functions
다음으로 DFP는 "DisplayPort 구성" 요청 메시지를 보내 UFP가 지정된 핀 할당으로 설정되도록 요청합니다.
핀 할당(Pin Assignment)은 USB-C 인터페이스에 DP 핀을 적용하는 방식을 말하며 핀 할당에는 C, D, E 세 가지 유형이 있습니다. 다음은 USB-C 인터페이스의 세 가지 핀 할당에 해당하는 핀을 나열하고 DP Source와 DP Sink를 구별합니다.
그림 2: USB-C Receptacle Pin 위치
표 1: USB-C 인터페이스의 DP Source 핀 할당에 해당하는 핀
표 2: USB-C 인터페이스의 DP Sink 핀 할당에 해당하는 핀
세 가지 유형의 핀 할당 소개
세 가지 핀 할당은 각각 세 가지 상황에서 사용됩니다. 핀 할당 C는 USB-C를 USB-C 케이블에 연결할 때 사용되며 핀 할당 D는 2+2 모드에서 사용됩니다. 핀 할당 E는 USB-C를 DP에 연결할 때 사용됩니다. 케이블이 사용됩니다. 여기서 언급된 2+2는 USB-C의 고속 채널 4개 중 2개는 DP 메인링크 전송에 사용되고, 2개 채널은 USB3.2 전송에 사용된다는 의미입니다. 2+2 모드를 사용하는 경우 USB-C-USB-C 케이블을 사용하여 DP Source 와 DP Sink(스크린 또는 Dock일 수 있음)를 연결해야 합니다. 또는 자체 케이블과 함께 제공되는 Dock 제품도 2+2를 사용할 수 있습니다. USB-C 플러그 쪽 모델. DP 신호를 전송하는 데는 두 개의 채널만 사용할 수 있으므로 이때 켜질 수 있는 최고 해상도도 영향을 받습니다.
2+2에 대해 주목해야 할 점은 핀 할당 D가 USB4 모드를 지원하지 않는다는 것입니다. USB4 자체는 DP와 USB의 동시 전송을 지원하지만 핀 할당 D와 달리 USB4는 4개의 고속 채널을 사용하여 전송하고 DP와 USB 신호를 단자에서 별도로 디코딩합니다. 대역폭이 공유되므로 전송 속도가 증가하고 DP의 대역폭이 증가하면 USB 전송 속도가 느려집니다. 핀 할당 D는 DP와 USB 전송을 위해 각각 2개의 고속 채널을 할당하므로 DP와 USB의 대역폭은 서로 독립적이며, DP의 대역폭을 늘려도 USB 전송 속도는 여전히 USB 3.2로 유지됩니다.
마지막으로 핀 할당 E는 USB-C를 DP 케이블에 연결할 때 사용됩니다. 현재 DP 인증에서는 핀 할당 C와 E가 필수 지원 항목으로 요구되는 반면, 핀 할당 D는 선택 지원이므로 제품 설계에 반드시 2+2 모델을 포함할 필요는 없다. 일반적으로 UFP의 핀 할당을 설정한 후 DP Sink는 HPD를 DP Source로 보내고, USB-C 끝이 연결 또는 분리되거나 PD가 다시 통신하지 않는 한 HPD는 USB-C 끝과 재통신하라는 메시지를 표시하지 않습니다. PD. . HPD를 수신한 후 DP Source는 DP AUX와 통신합니다.
위에서 언급했듯이 상황에 따라 다른 핀 할당이 사용되며 다른 케이블을 사용합니다. DPC 케이블 적용을 위해 DP Alt.Mode v2.0에 정의된 범주는 다음과 같습니다.
표 3: DPC 케이블 유형
DPC Active cable 정의
이전에는 DP 사양이나 DPC 사양 모두 Active 케이블에 대한 자세한 정의가 없었으나 새 버전의 DPC 사양에는 Active 케이블에 대한 정의가 추가되었습니다. 업데이트 내용에는 주로 다음 세 가지 항목이 포함됩니다.
- VConn Power를 사용하여 Active 케이블에 전원 공급하기
- Active 케이블의 방향성 결정 방법
- Active 케이블 사용 시 PD 통신 프로세스 개발
Active 케이블은 활성 칩을 포함하도록 설계되었으며 활성화하려면 전원이 필요합니다. DPC 사양에 따르면 Active 케이블에 전원을 공급하려면 VConn을 사용해야 하며 전압은 3.3V~5.0V 사이여야 하며 Active 케이블은 1.5W를 초과할 수 없습니다. DPC Source 또는 DPC Sink가 전원을 공급하기 전에 PD를 통해 통신하고 Active 케이블과 DPC 장치가 서로 지원할 수 있는지 확인한 후 전원 공급을 시작해야 합니다. 이는 모두 Active 케이블의 USB-C 끝의 상태를 나타내며, 표준 DisplayPort 또는 Mini DisplayPort 끝인 경우 DP_PWR 핀으로 전원을 공급받습니다.
또한 활성 칩은 활성화된 후 데이터 전송 방향을 결정해야 합니다. 결정 시점은 PD 통신 단계 "DisplayPort 구성" 이후입니다. 사양에는 두 가지 결정 방법이 지정되어 있습니다.
- 첫 번째는 SBU1/SBU2 라인의 풀업 및 풀다운 저항기에 의해 결정됩니다. 처음에 DP 장치를 연결하기 전에는 Active 케이블의 USB-C 측에 SBU1과 SBU2가 각각 풀업 저항과 풀다운 저항으로 사전 설정되어 있고, DP 측에서는 AUX_P와 AUX_N이 풀업 저항으로 사전 설정되어 있습니다. 각각 다운 저항과 풀다운 저항, 풀업 저항. DP Source의 초기 기본 상태에서 AUX_P와 AUX_N은 각각 풀다운 저항과 풀업 저항입니다. Active 케이블은 연결된 풀다운 저항과 풀업 저항의 특성을 통해 양쪽 커넥터가 각각 DP Source에 연결되어 있는지 DP Sink에 연결되어 있는지 식별할 수 있습니다.
- 두 번째 방법은 양쪽 커넥터 중 어느 쪽이 AUX 통신을 먼저 수신하는지 감지하여 DP Source 또는 DP Sink가 연결되어 있는지 확인하는 것입니다. 위의 두 가지 방법은 USB-C-USB-C 활성 케이블 또는 USB-C-Std DP 또는 USB-C-mDP 케이블에 사용할 수 있지만 두 번째 방법은 케이블과 같이 양쪽 끝이 종단 처리된 케이블에 적합합니다. LTTPR(Link-Training Tunable PHY Repeater) 설계.
PD 통신 측면에서 Active 케이블을 사용할 때 수행해야 하는 프로세스도 정리되어 있습니다. 프로세스는 첫 번째 단계에서 전원 공급 장치 요구 사항이 Active 케이블로 조정되고 DFP가 각 단계에서 각각 UFP 및 Active 케이블을 사용하여 이를 수행한다는 점을 제외하면 이전에 설명한 것과 거의 동일합니다. 아래 그림은 간단한 흐름도입니다.
그림 3: 액티브 케이블의 PD 통신 프로세스
결론
DPC 사양이 업데이트되고 Active 케이블의 정의가 추가되었을 뿐만 아니라 DP2.0은 전송 속도를 UHBR10(10Gbps) 또는 UHBR20(20Gbps)까지 향상시킵니다. 이제 케이블은 하드웨어 제한에 직면할 수 있고 더 높은 전송 속도를 견딜 수 없다는 것이 알려져 있으므로 DSC(Display Stream Compression, 이미지 압축 전송) 기능과 LTTPR(Link-Training Tunable PHY Repeater)도 개발되었습니다. 낮은 전송 속도에서 고해상도를 구현하는 반면, 후자는 케이블로 인한 고속 신호 손실을 보상할 수 있습니다. 또한 DP2.0 사양에는 Active 케이블 및 LTTPR에 대한 업데이트도 포함되어 있습니다. 향후 시장에서 이 두 가지에 대한 수요가 크게 증가할 수 있으므로 지속적인 개발이 필요합니다.
Reference
- VESA DisplayPort Alt Mode on USB Type-C Standard (DisplayPort Alt Mode) Version 2.0 12 March, 2020: https://vesa.org/
Author
Sophie Lee, Test engineer, GRL Taiwan
국립대만대학교 기계공학과를 졸업했습니다. 그는 GRL에서 3년 이상의 테스트 경험을 갖고 있으며 DisplayPort, 이더넷 및 기타 테스트 사양에 익숙하며 GRL 기술 기사 작성자 및 강사로 활동하고 있습니다.
본 문서의 사양, 특성 및 설명은 사전 통지 없이 변경될 수 있습니다. Release 2022/01/19 AN-220119-TW
