STM32 solutions for USB Type-C and Power Delivery

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为什么使用USB Type-C®
解决方案
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若要部署USB Type-C®和功率传输技术,则必须具备连接、电源管理、数据通信和身份验证等领域的技术专长。

现有500多款STM32 MCU已内置USB功率传输控制器外设 (UCPD),能够在不使用外部功率传输控制器的情况下实现受电、供电或双角色端口。

STM32 UCPD MCU符合最新的USB PD r3.1规范,并支持:

  • SPR消息(标准功率范围可达100 W)
  • EPR消息(扩展功率范围可达240 W)
  • PPS(可编程电源)
  • AM(备用模式)

为了增强设计安全性,STM32 MCU可兼容颇具成本效益的TCPP0x系列USB Type-C端口保护器件。

通过将中间件、配置和调试工具以及硬件开发平台组合起来,ST生态系统可帮助开发人员实现USB Type-C® PD技术,同时确保出色的灵活性。

除了管理应用的典型功能外,带有内置USB PD外设 (UCPD) 的STM32 MCU还支持用户执行以下操作:

  • 控制USB Type-C®连接器的配置和通信信道(CC线路),这些信道在与USB Type-C设备连接时使用
  • 发送USBPD传输协议消息

即用型硬件和固件示例可用于在任何嵌入式系统中实现USB Type-C®和功率传输技术,以缩短上市时间。

在基于Windows或Linux且使用片上系统 (SoC)、应用处理器或STM32 MPU器件作为主处理器的架构中,面向USB Type-C®的STM32解决方案符合USB Type-C连接器系统接口规范 (UCSI)。

为什么在嵌入式系统中使用USB Type-C和功率传输技术

USB Type-C®是嵌入式系统中的首选通信接口。该接口还可以为电池供电的电子器件提供5 V电源。已得到广泛采用的可逆USB Type-C连接器更加友好易用,并具有可供用户在设计中使用的多项差异化功能。

通过双角色技术提升互操作性

双角色技术图标

电源和USB数据传输不再是单向的。用户可以定义和更改电源角色,即从受电方更改为供电方(耗电或供电)和/或USB数据角色或从设备更改为主机,反之亦可,具体视用例而定。USB PD协议控制电源和数据角色交换管理。

提升功率

功率管理图标

USB PD协议可以支持高达240 W的功率,以加快便携式设备的充电速度,或者以更高的电压(从5 V增加到48 V)为应用供电。由于符合标准的外部USB PD充电器解决了功率转换模块的复杂性和相关成本问题,因此这可以简化您的设计。

更多协议

双角色技术图标

USB PD协议支持激活备用模式 (AM)。典型应用如USB Type-C到视频加密狗,使用AM可以实现通过USB传输比如DisplayPort、HDMI和Thunderbolt等标准的专有信号。

增强保护

双角色技术图标

USB PD协议执行USB Type-C身份验证,这可确保经认证设备获得品牌保护、安全连接以及安全充电

下面是USB Type-C和功率传输的主要要求和典型应用概述:

解决方案

架构

除了管理应用的传统功能外,STM32还具有两种不同的版本,其支持用户执行以下操作:

  • 控制USB Type-C®连接器的CC线路(配置和通信通道),这些线路在与USB Type-C设备连接时使用
  • 传送USB功率传输协议消息
面向STM32 MCU的
一站式解决方案
面向基于Linux的STM32 MPU的
一站式解决方案
 
 
 

具有内置UCPD控制器的主要产品


*适用于STM32G071xx、STM32G081xx、STM32G0B1xx和STM32G0C1xx

生态系统

利用我们的生态系统轻松快速地进行开发

从零开始进行USB Type-C设计并非总是简单易行。ST推出了一套包含软件、硬件和设计工具的完整生态系统,可帮助您推进设计进度,从而将构思变为最终产品。


使用STM32 Nucleo USB Type-C扩展板开启原型设计之旅

STM32 USB Type-C Nucleo屏蔽单元专为非专家级开发人员而设计,这些用户希望找到一种使用STM32 UCPD控制器和配套TCPP设备快速开发基本应用的简单方法。

此材料配有可用于评估受电、供电或双角色应用的X-CUBE-TCPP扩展软件。

X-CUBE-TCPPX-NUCLEO-SNK1M1X-NUCLEO-DRP1M1X-NUCLEO-SRC1M1

使用STM32Cube USB Type-C软件生态系统开发应用程序

  • 使用STM32CubeMX选择并配置STM32 UCPD控制器
    • 选择STM32资源和外设
    • 激活UCPD外设并定义USB Type-C角色
    • 定义UCPD中间件设置
    • 配置USB数据外设和驱动程序
    • 生成代码
  • 使用STM32Cube MCU软件包缩短开发时间,其中包括:
  • 再利用基于真实用例的演示固件:
    • X-CUBE-TCPP用于通过STM32 UCPD MCU和配套的TCPP实现受电方、供电方或双角色
    • X-CUBE-UCSI用于在基于Linux的STM32 MPU架构中实现USB PD双角色解决方案
    • X-CUBE-USB-PD是我们针对多端口的早期解决方案:
      • 用于在任何STM32 MCU上实现Type-C端口管理器 (TCPM)
      • 用于控制第三方的Type-C端口控制器 (TCPC) 芯片
STM32CubeMX

使用STM32调试软件和硬件工具监控设计

  • STM32CubeMonUCPD,用于USB Type-C应用的免费软件监控和配置工具:
    • 支持USB Type-C 1.2和USB PD 2.0/3.1(包含SPR和EPR通信)
    • 端口配置窗格,用于配置PD设置、VDM、SOP、拉电流和灌电流能力
    • 端口通信窗格,用于VBUS和IBUS监控、远程端口功能、消息选择器和实时跟踪
STM32CubeMonUCPD
  • STM32G071B-DISCO,一款USB Type-C和PD嗅探器:
    • 显示任意主机的USB Type-C供电和性能水平
    • USB嗅探器、USB PD数据包,显示VBUS电压、IBUS电流
    • 使用STM32CubeMonitor UCPD调试、配置并注入USB PD3.1数据包
STM32G071B-DISCO

硬件工具和参考设计

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产品规格
说明 版本 大小 操作
DB3726
适用于USB Type-C®和功率传输的STM32G0探索套件
1.0
170 KB
PDF
DB3846
适用于USB功率传输的USB Type-C端口保护
2.0
383 KB
PDF
DB3747
适用于USB Type-C®功率传输端口管理的STM32CubeMonitor-UCPD软件工具
1.0
274 KB
PDF
应用笔记
说明 版本 大小 操作
AN5225
使用STM32xx系列MCU和STM32xxx系列MPU的USB Type-C®功率传输
2.1
1.8 MB
PDF
AN5418
如何使用STM32CubeMX构建简单的USB-PD受电应用
1.0
9.3 MB
PDF
DB3726

适用于USB Type-C®和功率传输的STM32G0探索套件

DB3846

用于USB功率传输的USB Type-C端口保护

DB3747

适用于USB Type-C®功率传输端口管理的STM32CubeMonitor-UCPD软件工具

AN5225

使用STM32xx系列MCU和STM32xxx系列MPU的USB Type-C®功率传输

AN5418

如何使用STM32CubeMX构建简单的USB-PD受电应用

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