DP_AUX辅助通道介绍

DisplayPort（简称DP）是一个由PC及芯片制造商联盟开发，视频电子标准协会（VESA）标准化的数字式视频接口标准。该接口免认证、免授权金，主要用于视频源与显示器等设备的连接，并也支持携带音频、USB和其他形式的数据。
eDP （ Embedded DisplayPort ）协议是针对DP（Display Port）应用在嵌入式方向架构和协议的拓展，所以eDP协议完全兼容DP协议。eDP多用做平板，笔记本电脑的液晶显示屏的接口。

DP具有三大基本架构包含影音传输的主要通道（Main Link）、辅助通道（AUX）、与热插拔（HPD）。
Main Link：用来传输各种类型的视频数据和音频数据，Main Link由1~4对差分线构成，这些数据线是单向的，从source指向sink。Main Link具体需要几对数据线，取决于屏幕的分辨率和颜色位数。
AUX：是一条独立双向半双工的传输通道，它也是一对差分信号线。其数据传输速率1Mbps，用来传输配置参数与指令。该通道提供Link Services和Device Services。具体来说它与EDID及DPCD存储器相连，并通过总线方式读写。其中EDID为显示标识数据，用于存储显示器的相关参数。DPCD为DP接口配置数据，与链路管理层相连，用于链路层面的配置。
HPD：该项功能是可选的，实现中断以及链路故障通知。
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1.AUX硬件电路

显卡，显示器，部分eDP屏的接口中AUX通道采用这种电路。发送端P端下拉到地，N端上拉到DP_PWR(一般3.3V)。接收端P端上拉到2.5~3.3V，N端下拉到地。
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实测接收端电容前波形：
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接收端电容后波形：
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SoC芯片，大部分eDP屏的接口中AUX通道采用这种电路。传输通道无上下拉。
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实测接收端波形：
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2. DP AUX状态机

DP的辅助通道是双向半双工通道。Source源端是主设备(called AUX CH Requester) ，Sink接收端是从设备(called AUX CH Replier) 。
AUX CH DPTX 状态机如图所示。
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AUX CH DPRX 状态机如图所示。

当源端发送一个请求传输，终端就响应一个回复传输。
DPTX进入S2状态，处于“Talk Mode”，必须发送Request命令。
发送Request命令后，DPTX进入S3状态，处于“Listen Mode”，等待DPRX回复命令。回复接收完回到S2状态。如果在400us内没收到回复，也回到S2状态。
DPRX进入D1状态，处于“Listen Mode”，必须等待一个Request命令。
接收到Request命令后，DPRX进入D2状态，处于“Talk Mode”，发送回复命令，回复完成后回到D1状态。此外必须在300us内发送回复，如果超时也回到D1状态。

3. AUX传输原理和波形

DP AUX通道采用mancheter II编码传输。
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如图，mancheter II编码内含一个自建时钟，用两位表示一位,比如‘10’（由高到低）表示1，‘01’（由低到高）表示0。
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AUX传输分为4个阶段：
（1）预充电：以曼彻斯特II码连续传输10到16个0
（2） AUX SYNC：以曼彻斯特II码连续传输16个0，然后进入SYNC END，连续传输2位高电平和2位低电平（实测AUX_CH_n端波形是AUX_CH_p端波形相反）
（3）发送数据：发送的数据量是字节8bit的整数倍
（4） AUX STOP：连续传输2位高电平和2位低电平，在STOP后立即释放AUX CH
需要注意的是SYNC END和SYNC STOP是连续两个高电平，两个低电平，这在Manchester II code里是非法的，接收端必须能识别出来。
AUX交互过程，每次传输都是先由Source端先按上述4个阶段发送命令，地址或数据，然后再由Sink端按上述4个阶段发送响应或数据。

4.AUX传输命令

从Source端发起的事务称为请求事务，从Sink端返回的事务称为回复事务。所有事务必须发送”AUX SYNC”命令为开头，以’AUX STOP’命令作为结束。
传输时，一个4-bits命令COMM3:0先发送，接着发送一个20位的地址ADDR19:0，DisplayPort 功能、状态和控制功能直接映射到 20 位地址空间。在命令和地址传输之后，必须传输数据字节，支持burst模式，最大为16bytes。
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传输类型主要分两种，一种是Native AUX传输，另一种是I2C-over-AUX传输。由发请求事务时COMM3:0的bit3决定。

4.1命令COMM3:0定义

（1）请求事务定义:
• bit 3 = Native AUX or I2C_over_AUX
• 0= I2C_over_AUX
• 1= Native AUX
• bits2:0 = 请求类型
• 000 写
• 001 读
（2）回复事务定义：
• bits1:0
• 00 = AUX_ACK
•对写事务而言,所有数据字节已经写入
•对读事务而言,接下来准备回复读请求。当并非所有字节都可用时，DPRX可以在发送请求的数据字节总数发送‘STOP’。
• 01=AUX_NACK
•对写事务而言,
•AUX NACK 后面必须跟一个数据字节“M”，其中“M”表示成功写入的数据字节数。
•当 DPTX 正在写入 DPRX 不支持的 DPCD 地址时，DPRX 应回复 AUX NACK ,并且“M”等于 0。
•对读事务而言,
•DPRX 接收到对不受支持的 DPCD 的AUX 读取请求地址时，必须回复 AUX ACK 并且数据设为零，而不是回复 AUX NACK
• 10=AUX_DEFER
•未准备好写入/读取回复， DPTX 可以稍后重试。
•11 = reserved

4.2 Native AUX 请求传输规则

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写请求示例波形

读请求示例波形

（1）写请求事务
对于写入事务 (COMM3:0 = 1000)，请求事务的字节数 = LEN7:0+1，写完数据后即‘STOP’
（2）读请求事务
对于读取事务 (COMM3:0 = 1001)，在LEN7:0后立即‘STOP’

4.3 Native AUX 回复传输规则

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写回复示例波形

读回复示例波形

（1）对写请求的回复事务必须以下列三个条件之一结束：
（a）DPRX 已收到写入请求，并已完成写入。 DPRX必须回复AUX _ACK

（b）DPRX 已收到写入请求，但尚未完成写入。 DPRX必须回复 AUX_NACK，然后，写入的数量字节 M 作为 DATA0_7:0。
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（c）DPRX 已收到写入请求，但尚未准备好接收写入请求。DPRX必须回复 AUX_DEFER。

（2）对读取请求的回复事务必须以以下四个条件之一结束：
（a）DPRX已收到读取请求，但尚未准备好回复读取的数据。必须通过发送 AUX DEFER 作为第一个 COMM3:0 来结束事务。
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（b）DPRX已收到读取请求并准备就绪。必须通过发送 AUX_ ACK 作为第一个命令来回复，发回请求的字节数.

（c）DPRX接收到一个读取请求，并且已准备好一些（M + 1 个字节）但不是全部请求的数据字节。必须通过发送 AUX_ACK 作为第一个命令来回复，发回可以回复的字节数
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（d）DPRX已收到 N 个字节的读取请求并准备就绪。必须以 AUX _ACK 作为第一个命令进行回复，发回请求的字节数。

4.4 I2C-over-AUX传输

发请求事务时COMM3:0的bit3为0，则表示该请求是I2C-over-AUX传输。其他bit定义如下图。
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DP协议上规定了I2C-over-AUX传输的命令，这个指令相对比较灵活的。因为I2C传输过程较长，会涉及多个字节传输。DP协议中提供了一些传输示例，如下图所示。
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因此在COMM3:0中会有bit2（MOT bit）指示是否在I2C传输过程中。bit2为1表示在I2C传输过程中，如果是最后一个字节传输结束，bit2需为0。
I2C-over-AUX传输命令仍是COMM3:0表示，只是紧跟的4bit固定为0，不再是地址的一部分。I2C传输的地址是16bit。I2C回复与Native AUX回复类似，但请求命令COMM3:0种类更多，以下是常见的几种。
（1）COMM3:0 = 0100（十进制4），I2C写，MOT bit为1，请求中带length
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