DisplayPort-Alt-Modus über ein USB-Typ-C-Kabel aktivieren
In der Welt der Kabel gilt USB Typ-C als der bisher leistungsfähigste und vielseitigste Steckertyp. Eine der Eigenschaften von Typ-C, die seine Flexibilität ermöglicht, ist der Alt-Modus, der optional auch Nicht-USB-Signale einschließlich DisplayPort (DP)-Technologie unterstützen kann. Dies ermöglicht es Anwendern, die Vorteile mehrerer Technologien über ein einziges Kabel zu nutzen und so die Effizienz zu maximieren.
In diesem Artikel besprechen wir, wie DisplayPort-Protokolle im Alt-Modus über ein Type-C-Kabel funktionieren und wie es im Vergleich zum Betrieb eines Standard-DisplayPort-Kabels aussieht.
Das Innere von Typ-C und seine SuperSpeed-Pairs
Eine USB-Typ-C-Kabelverbindung kann als USB-Host, USB-Gerät, USB-PD-Stromverbraucher, USB-PD-Stromversorger und als DisplayPort-Videoverbindung fungieren. Im Inneren des Typ-C-Steckers befinden sich 24 Pins, die eine Vielzahl von Funktionen erfüllen, die diese Konfigurationen möglich machen. Insbesondere kann das DisplayPort-Videoprotokoll über den Alt-Modus konfiguriert werden, der über den USB-Type-C-Standard ausgeführt werden kann.
USB-Typ-C-Kabel enthalten vier Paare von SuperSpeed-Drähten, die für die Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung verwendet werden können oder als Alt Mode konfiguriert werden können, um Protokolle von Drittanbietern zu unterstützen. Es gibt vier differenzielle Hochgeschwindigkeits-Lanes - für USB gibt es zwei SuperSpeed-Empfänger-Differenzialpaare und zwei SuperSpeed-Sender-Differenzialpaare, manchmal als Lane bezeichnet. Mit der USB-Spezifikation 3.2 und dem 2x2-Modus kann das Kabel eine bidirektionale Bandbreite von bis zu 20 Gbit/s unterstützen, indem zwei Lanes gleichzeitig verwendet werden, wobei jede Lane 10 Gbit/s überträgt, wodurch ein Dual-Lane-Betrieb entsteht, der bis zu 20 Gbit/s erreichen kann.
Die Alt-Modus-Konfiguration unterstützt das DisplayPort-Protokoll
Da die DisplayPort-Signalisierung eine paketierte Datenübertragung wie bei USB unterstützt, ist die Aktivierung von DP über Alt Mode auf den differentiellen SuperSpeed-Leitungen möglich. Bei USB 3.2 können zwei oder vier der differentiellen High-Speed-Leitungen für den Alt-Modus verwendet werden. Wenn eine USB-Datenübertragung erforderlich ist, werden zwei Lanes verwendet, so dass die verbleibenden zwei für den Alt-Modus übrig bleiben, andernfalls sind alle vier Lanes für den Alt-Modus verfügbar.
Im Zwei-Lane-Modus kann das Alt Mode for DisplayPort-Protokoll 4K-Auflösung bei 60 Hz oder HDR 4K bei 60 Hz unter Verwendung von 4:2:0 und 12bpp unterstützen. Wenn alle vier Lanes genutzt werden, um den Alt Mode for DisplayPort zu aktivieren, kann DisplayPort mit seiner vollen Leistung bis zu 8K x 4K bei 24bpp, 60Hz Refresh, 4:2:0 Format für ein Display arbeiten, gemäß der DisplayPort 1.4 Spezifikation. Mit der kürzlich veröffentlichten DisplayPort 2.0-Spezifikation und den in Kürze erscheinenden Kabeln erhöht sich dies auf unglaubliche 16K x 8K bei 30bpp, 60 Hz Bildwiederholfrequenz, 4:4:4 HDR-Format mit Komprimierung. In beiden Konfigurationen verwendet der DisplayPort Aux-Kanal die SBU-Pins innerhalb des Typ-C-Steckers.
Da bestimmte Pins unabhängig von der Konfiguration in einem Typ-C-Kabel enthalten und verfügbar sein müssen, können Benutzer bestimmte Funktionen wie USB- und Videodatenübertragung und Stromaufladung erwarten. Selbst wenn alle SuperSpeed-Lanes für die volle DisplayPort-Leistung genutzt werden, werden USB 2.0 High-Speed-Pins aktiviert, so dass der Benutzer mindestens eine Bandbreite von 480 Mbps erhält. Darüber hinaus müssen auch CC- und GND-Leitungen verfügbar sein, um sicherzustellen, dass das USB Power Delivery-Protokoll zur Unterstützung des USB Power Delivery-Gerätebetriebs verfügbar ist.
Erreichen der DisplayPort-Leistung über ein Typ-C-Kabel
Wie kann der Typ-C-Anschluss die volle Leistung von DisplayPort 1.4 unterstützen? Es hat damit zu tun, wie die SuperSpeed-Lanes konfiguriert sind. Das USB-Protokoll überträgt Daten bidirektional, so dass es pro Lane Daten von einem Ende des Kabels zum anderen mit jeweils einer positiven und einer negativen Ader senden und empfangen kann. Gemäß der USB 3.2 Gen 2x2-Spezifikation kann eine Lane bis zu 10 Gbit/s übertragen. Wenn also beide Lanes gleichzeitig zur Datenübertragung genutzt werden, bedeutet dies, dass über die 4 Lanes 20 Gbit/s übertragen und 20 Gbit/s empfangen werden können.
Das DisplayPort-Protokoll arbeitet ein wenig anders, indem es Daten nur in eine Richtung überträgt. In einem regulären DisplayPort 1.4-Kabel gibt es vier Datenleitungen, die DP-Daten mit 8,1 Gbit/s unidirektional übertragen; diese Konfiguration ist in einem passiven, voll ausgestatteten USB-Typ-C-zu-Typ-C-Kabel möglich, indem man vier USB-Datenleitungen als Alt-Modus konfiguriert und sie DP-Daten in einer Richtung pro Spur über vier Spuren übertragen lässt. Da DisplayPort 1.4 insgesamt 32,4 Gbit/s über 4 Lanes unterstützt, ist die volle Leistung von DisplayPort mit dem USB-Typ-C-Kabel möglich.
Mehr zu den neuesten Standard-DisplayPort-Kabeln
Der Typ-C-Stecker hat sich in der Branche durch seine kontinuierliche Übernahme und Partnerschaft mit zahlreichen Technologien bewährt, darunter auch Videoprotokolle wie DP. Während Typ-C der DP-Spezifikation erlaubt, mit voller Leistung zu arbeiten, sind Standard-DisplayPort-Kabel immer noch sehr brauchbar für Benutzer, die Videosignale übertragen wollen, da DP in vielen Geräten wie Fernsehern, Spielkonsolen und Laptops weit verbreitet ist.
Testen von Kabeln zur Gewährleistung von Konformität und Sicherheit
Um die erweiterten Funktionen von Typ-C nutzen zu können, muss sichergestellt werden, dass die Kabel richtig und sicher konfektioniert sind. Es gibt mehrere Faktoren, die verhindern können, dass das Kabel gemäß dem Standard funktioniert; alles, von falsch ausgerichteten Pins oder Drähten bis hin zu schlechter Signalqualität, kann Funktionsprobleme für USB und Alt Mode für das DisplayPort-Protokoll verursachen. Mit dem Advanced Cable Tester v2 von Total Phase ist es einfach zu überprüfen, ob alle Aspekte des Kabels, einschließlich Pin-Kontinuität, DC-Widerstand, E-Marker und Signalintegrität, dem Standard entsprechen. Um zu überprüfen, ob alle Pins, einschließlich der SuperSpeed-Pins, korrekt ausgerichtet sind und keine Kurzschlüsse, Unterbrechungen oder Fräsungen aufweisen, bietet der Advanced Cable Tester v2 eine vollständige Übersicht über jeden Pin mit einer dynamischen Visualisierung der Ergebnisse zur einfachen Fehlersuche. Die Signalintegritätstests ermöglichen es den Testern, die Qualität des Signals auf den High-Speed- und SuperSpeed-Paaren bis zu 12,8 Gbit/s pro Kanal zu messen, um sicherzustellen, dass das Kabel die entsprechende Bandbreite gemäß der Spezifikation verarbeiten kann.
Während viele Hersteller Compliance-Programme durchlaufen, um mit den neuesten USB- und VESA-Spezifikationen und -Zertifizierungen Schritt zu halten, ist dies nicht die einzige Hürde, die überwunden werden muss, um zu verhindern, dass schlechte Kabel in den Händen der Verbraucher landen. Qualitätstests, die über die Zertifizierung hinausgehen, sind für die Massenproduktion unabdingbar. Allerdings sind selbst gängige Qualitätskontrollmethoden wie statistische Prozesskontrolle und Funktionstests nicht narrensicher. Mit dem Advanced Cable Tester v2 von Total Phase können Hersteller schnell und kostengünstig USB-, Apple Lightning-, HDMI- und DisplayPort-Kabel testen, ohne befürchten zu müssen, bestimmte Kriterien zu übersehen, die zur Erfüllung der Kabelspezifikationen erforderlich sind.
