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RK3588 kernel-6.1 drivers/usb/typec 代码功能与实现原理

RK3588 kernel-6.1 drivers/usb/typec 代码功能与实现原理

1. 子系统在 Linux 中的定位

drivers/usb/typec 实现 USB Type‑C 连接器类（connector class） 与用户可见的设备模型，并串联：

  • CC（Configuration Channel） 检测结果（接入方向、角色、供电模式）
  • USB PD（Power Delivery） 能力协商（电压/电流、.swap）
  • Alternate Mode（替换模式）（如 DisplayPort）与 物理开关：orientation mux / SBU mux / retimer

它不替代 drivers/usb/core 或 dwc3 的 USB 数据通路本身；而是通过 typec_port、usb_role_switch、pd、mux 等 告知或驱动 SoC 上 USB/Pinctrl/DRM 等相关组件。

内核文档：Documentation/driver-api/usb/typec.rst，ABI：Documentation/ABI/testing/sysfs-class-typec。

2. 顶层构建（Makefile）

对象 源文件 / 子目录 作用
typec class.o、mux.o、bus.o、pd.o、retimer.o 连接器类、Mux/Switch、Alt Mode 总线、PD sysfs、Retimer 绑定
altmodes/ DP Alt Mode 等 替换模式高层驱动
tcpm/ CONFIG_TYPEC_TCPM Type‑C Port Manager + PD 协议状态机在软件侧的实现（适配 TCPM/I²C PHY）
ucsi/ CONFIG_TYPEC_UCSI UACPI/UCSI：OS 通过规范接口驱动 PPM（Platform Policy Manager），常见于笔记本 ACPI
tipd/ CONFIG_TYPEC_TPS6598X TI TPS6598x：片上 PD 固件为主，驱动暴露 typec/role
mux/ 各 CONFIG_TYPEC_MUX_* Cross-switch / PI3USB30532 / FSA4480 等 mux 芯片驱动
单片端口控制器 anx7411、hd3ss3220、stusb160x、rt1719、wusb3801、qcom-pmic-typec 等 绑定 DT，调用 typec/TCPM API

3. 核心对象模型（class.h / class.c）

  • struct typec_port
    对应 一个物理 Type‑C 口：数据角色（DFP/UFP）、电源角色（Source/Sink）、VCONN、功率档位 pwr_opmode、朝向 orientation，以及 cap/ops（底层端口驱动回调）。
    关联 typec_switch（插头翻转）、typec_mux（SBU/USB 路由）、typec_retimer（高速/redriver）。

  • struct typec_partner
    对端插头侧设备节点：是否 USB PD、Cable Identity、pd_revision、挂 usb_power_delivery。

  • struct typec_cable
    线缆身份（主动/被动等）。

  • class.c
    注册 /sys/class/typec/ 下层次结构，导出 partner、cable、端口属性（PD Identity、product type、端口类型切换 sysfs 等）。

原理：把规范里的 连接器状态 变成 统一的 Linux device/class，便于 udev、电源管理、DRM DP Alt Mode 订阅。

4. Alternate Mode 子系统（bus.c）

bus.c 提供 typec_altmode_* API：

  • typec_altmode_enter / exit：进入/退出某 SVID 模式。
  • typec_altmode_notify：Alt Mode 驱动 ↔ 端口/Mux：把协商好的 引脚配置 传到 typec_mux_set，并可回调 notify。

原理：PD Vendor Defined Message / Structured VDM 协商出的 模式号，落到 内核 Alt Mode 驱动（如 DP），再 驱动 mux 把 SuperSpeed 线与 DP Lane 接到正确 PHY。

5. Mux / Switch / Retimer（mux.c、mux/、retimer.c）

  • mux.c：fwnode_typec_switch_get、fwnode_typec_mux_get，通过 设备树 graph / 属性（如 orientation-switch）解析 多颗开关。
  • mux/*.c：具体芯片 设置 SAFE/USB/USB+SBU/DP 等路由。
  • retimer.c：USB‑C Retimer（高速链路中继）与 端口 绑定，fwnode_typec_retimer_get。

原理：Type‑C 插头正反插 与 Alt Mode 都要求 模拟开关 在电气层切换；与 PD 逻辑解耦，由 class + DT 组合装配。

6. USB PD sysfs（pd.c）

注册 usb_power_delivery class，把 PDO（Power Data Object）、RDO 等变成属性（固定供电、dual_role_power、EPR 等相关字段）。

原理：用户空间 功率面板 / 调试 可读协商结果；电源路径仍由 PMIC/charger 与 端口驱动 实际控制。

7. TCPM：tcpm/tcpm.c（CONFIG_TYPEC_TCPM）

TCPM（Type‑C Port Manager） 在 tcpm.c 中实现大规模 状态机（文件头注明 USB Power Delivery protocol stack），涵盖：

  • SRC_*/SNK_*：供电端/用电端 附加、能力广播、协商、Transition
  • DR_SWAP / PR_SWAP / VCONN_SWAP / FR_SWAP
  • Hard/Soft Reset、Try.SRC/SNK、Accessory（音频/Debug）

底层通过 tcpc_dev（如 FUSB302、TCPci）收发 PD 消息；对上 typec_register_port、通知 partner/cable、触发 role switch。

适用：PD 状态机在操作系统运行 的方案（简单 TCPC + PHY）。

8. UCSI：ucsi/ucsi.c（CONFIG_TYPEC_UCSI）

UCSI = OS 与 嵌入式策略模块（PPM） 之间的 命令/事件 ABI（常见于 ACPI _DSM/UCMT）。

驱动：sync_write/read 执行 GET_CONNECTOR_STATUS、SET_UOR、SET_PDR 等；Connector Change 中断后经 ucsi_execute 同步 typec 世界。

适用：笔记本/平板电脑，PD 策略与 PHY 多在 EC/PMIC 固件，OS 只做高层策略与 sysfs。

9. TIPD（TPS6598x）：tipd/core.c

I²C 访问 TI PD 控制器寄存器；芯片内部跑 任务式固件（APP/DISC/BIST），驱动侧：

  • 读 STATUS / POWER_STATUS
  • 处理 中断
  • 注册 typec port、usb_role_switch、power_supply

与 TCPM 区别：许多逻辑在 芯片 FW，驱动偏 寄存器适配，不一定跑完整 tcpm.c 状态机。

10. Alt Mode 示例：altmodes/displayport.c

实现 DisplayPort Alt Mode：

  • 解析 VDM：pin assignment、DFP_D/UFP_D
  • 与 drm_connector / typec_displayport_data 协作
  • 通过 typec_altmode_notify 切换 mux（USB 仅 / DP 仅 / 多功能）

11. ACPI：port-mapper.c（CONFIG_ACPI）

在 ACPI 机器上映射 物理连接器编号 ↔ Type‑C 设备，便于 没有统一 DT 的 x86 平台注册端口。

12. 实现原理总览（一张图）

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      │  sysfs / userspace (policy, charging UI) │
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typec_class           pd_class            altmode bus
(class.c)              (pd.c)               (bus.c)
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     TCPM (tcpm.c)                    UCSI (ucsi.c)
     + tcpci/fusb302                  + ACPI/CCG/STM32…
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   usb_role_switch    mux/switch      retimer
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                 SoC USB (DWC3…) / DP PHY / charger

13. RK3588 相关提示

RK3588 常见：端口控制器 + PHY + dwc3；具体启用 TCPM/TYPEC_* 哪几项取决于 板级 PD 芯片（独立 TCPC、PMIC 集成 UCSI、或仅 Sink）。需在 arch/arm64/boot/dts/rockchip/ 中核对 typec、tcpci、vbus、extcon 节点与 drivers/usb/typec 里 compatible 是否匹配。

14. 延伸阅读（本仓库）

文档
drivers-usb目录结构与分层原理.md
drivers-usb-dwc3详细分析.md

基于 rk3588/kernel-6.1/drivers/usb/typec 源码归纳。

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