Routing von Strom und HDMI-Signal in USB-Typ-C für DIY-Computermonitore

Ich starte ein Projekt, um einen DIY-Monitor zu bauen. Ich habe ein Ersatz-LCD-Panel (Modell # LP156WF6) aus einem Laptop genommen. Ich plane, eine Steuerplatine dafür zu kaufen und sie in ein selbstgebautes Gehäuse einzubauen. Die Steuerplatineverfügt über einen HDMI-Eingang und einen 12V/4A-Hohlstecker zur Stromversorgung des Displays. Ich möchte sowohl den HDMI-Anschluss als auch den Hohlstecker mit demselben USB-Typ-C-Stecker verbinden und dasselbe USB-Typ-C-Kabel verwenden, um den Monitor mit Strom zu versorgen und ihm sein Signal vom Thunderbolt-Anschluss an meinem Laptop zu senden. Ist das überhaupt möglich? Ich weiß, dass HDMI-über-USB-Typ-C-Protokolle schon seit einiger Zeit existieren, also stelle ich mir vor, dass der Kauf einer USB-Typ-C-Pinbelegungsplatine und das Anlöten eines geteilten HDMI-Kabels relativ einfach sein sollte, solange ich den Schaltplan finden kann. Ist es für die Stromversorgung möglich, einfach eine kleine Leistungsregelungsplatine zwischen dem Hohlstecker und der Typ-C-Pinbelegung zu verdrahten? Es scheint, dass es viele Produkte gibt, die Strom und Signal über dasselbe Typ-C-Kabel unterstützen, also scheint dies möglich zu sein, aber ich fürchte, ich vereinfache das Verfahren stark.

Es gibt keine dedizierten Pins für HDMI in USB-C-Kabeln. Es ist leider nicht nur ein Fall von "relativ einfach, wenn ich einen Schaltplan finde". Außerdem können Sie ohne eine geeignete Energieverwaltungsschaltung keine 12 V über USB-C speisen (die Spannung wird ausgehandelt). Laptops sind normalerweise auch nicht dafür ausgelegt, mehr als 15 W über USB-C/Thunderbolt (5 V, 3 A) zu beziehen, geben Ihnen also sowieso keine 12 V
Vielen Dank für Ihre Hilfe! Wenn ich mich nicht irre, gibt es tatsächlich eine Möglichkeit, ein HDMI direkt mit USB-C zu verbinden. Ich glaube, es heißt "HDMI Alt Mode for USB-Type C". Ich habe hier darüber gelesen: hdmi.org/spec/typec . Ich glaube, der Sinn des Alt-Modus besteht genau darin, dass Sie Typ-C-zu-HDMI-Adapter sehr billig herstellen können, ohne dass ein Chip zum Übersetzen der Signale erforderlich ist. Es ist jedoch möglich, dass ich den Zweck des Alt-Modus völlig missverstehe.
Der HDMI-Alt-Modus hängt wie viele Dinge mit USB-Typ-C-Anschlüssen stark davon ab, was der Computer unterstützt. Es ist nicht Teil des USB-Standards, daher müssen Computer es nicht unterstützen. Es funktioniert nur, wenn Ihr Laptop/PC dies ausdrücklich unterstützt.

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Ich weiß, dass HDMI-über-USB-Typ-C-Protokolle schon seit einiger Zeit existieren, also stelle ich mir vor, dass der Kauf einer USB-Typ-C-Pinbelegungsplatine und das Anlöten eines geteilten HDMI-Kabels relativ einfach sein sollte, solange ich den Schaltplan finden kann. Ist es für die Stromversorgung möglich, einfach eine kleine Leistungsregelungsplatine zwischen dem Hohlstecker und der Typ-C-Pinbelegung zu verdrahten?

Sie können also sehr günstig Typ-C-zu-HDMI-Adapter herstellen

Zusätzlich zu dem, was Sam über einige Anschlüsse und Kabel und andere Dinge gesagt hat, wäre dies eine Anstrengung auf Unternehmensebene von zwei bis drei Ingenieurjahren für erfahrene Ingenieure. Selbst wenn Ihr Host-Laptop über die Alt-DP/HDMI-Funktionalität verfügt (neuere Laptops mit USB-Typ-C-Anschlüssen), muss Ihr Monitor eine vollständige Power-Delivery-Funktionalität implementieren , da die Aktivierung des Alt-DP-Modus ausschließlich über diese Funktion erfolgen kann des intensiven Austauschs von PD-Meldungen einer besonderen Klasse, die nicht zum Aushandeln eines richtigen Machtvertrags zählen. Das „Löten eines geteilten HDMI-Kabels“ wäre also das geringste technische Problem (außer einer sorgfältigen Impedanzanpassung von differentiellen Übertragungsleitungspaaren, wenn Sie eine anständige Anzeigeauflösung wünschen).

Selbst wenn Sie einen korrekten Schnittstellen-IC (etwas von RealTek wie RTD2556UT oder anderes) erhalten und dessen Volumenanforderungen erfüllen, um eine lesbare Dokumentation zu erhalten, müssen Sie diese Chips mit richtig formatierten VDMs (Vendor-Defined Messages) mit Recht programmieren Dateninhalt. Vergessen Sie dies angesichts der "stark vereinfachenden" Voraussetzung dieser Frage einfach. Ihre beste Wahl für die Herstellung eines DIY-Typ-C-Monitors ist der Kauf eines einsatzbereiten „DIY-Controller-Kits“, etwa dieses von Aliexpress :

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Häh? USB-PD ist nicht trivial, aber genug implementiert zu haben, um es in einem bestimmten Szenario zum Laufen zu bringen, ist nicht sehr schwer. Die "Monitor"-Seite muss keine hohe Leistung liefern. Sie können PD mit einem Arduino Uno bit-bangen, lol. Ich wusste nicht, dass die Leute dafür spezielle ICs verwenden, wenn eine 0,50-Dollar-MCU ausreicht. Es war keine große Sache IIRC. Ich habe ein hausgemachtes 100-W-Netzteil hergestellt. Ich ging die PD-Spezifikation und die gescripteten Konformitätstests Absatz für Absatz durch. Ich wollte meinen Mac nicht zerstören. Es funktionierte beim ersten Versuch (ich war fleißig). Reden Sie von etwas anderem? Ich würde min POC in ein oder zwei Wochen erwarten ...
"Heavy Exchange of Special Class of PD Messages", die ich gerade überprüft habe, scheint, als könnten die HDMI-spezifischen Bits ziemlich genau erschnüffelt und größtenteils wiedergegeben werden, und mindestens ein Mac scheint zu glauben, dass ein HDMI-Monitor daran angeschlossen ist, der auch eine vollständige Aufladung liefert Leistung, die der Mac aufnehmen kann. Das ist mit einem "geraden" USB-C-Kabel von Apple, nicht mit einem USB-C-zu-HDMI-Kabel. Ich habe mich nicht besonders angestrengt, sondern nur geschnüffelt, was zwischen dem Mac und einem USB-C-Monitor vor sich ging. Vor ein oder zwei Jahren war ein Wireshark-Packet-Dissector-Plugin für USB-PD online verfügbar, vielleicht ist es jetzt weg, es hat auf jeden Fall geholfen.
"Vergessen Sie das einfach" Wenn dies für ein kommerzielles Produkt wäre, würde ich mir vielleicht Sorgen über Zeitplanausfälle machen, wenn ich es selbst baue, da das Skripten von Compliance-Testfällen eine langweilige und lebensraubende Aufgabe ist, aber ansonsten scheinen Sie eine große Sache zu machen von einer ganzen Menge nichts ... Der PD-Teil ist eigentlich viel einfacher, da Sie nichts zurückentwickeln müssen, während die HDMI-USB-C-Alternativfunktion anscheinend ein verdammtes Geheimnis ist. Ich frage mich, was sie sich dabei gedacht haben... Ja, es wäre ein herausforderndes Projekt für einen Anfänger, aber für jemanden mit Erfahrung? Ich bin auch nicht besonders schlau.
Ich habe mir das genauer angesehen und im Grunde ist der HDMI-Alt-Modus nutzlos. Selbst mein Mac unterstützt es nicht wirklich: Der Hub, den ich angeschlossen hatte, fungierte als Senke für den DP-Alt-Modus und verhandelte dann zufällig den HDMI-Alt-Modus mit meinem Monitor. Dratz. Nichts ist besser, als mich selbst zu täuschen, ha? :) Auch wenn die DP-Modus-Spezifikation nicht vollständig öffentlich ist, gibt es genug Zeug (z. B. qualitativ hochwertiger BSD-Code für DP-Alt-Modus-PD-Nachrichten in Chrome EC), dass die Implementierung weniger aufwändig ist als der HDMI-Alt-Modus, solange Sie DP haben Signale, die Sie über USB-C präsentieren können. Der schnellste Weg dazu ist die Verwendung eines FPGA mit DP IP.

Ja, aber nicht so, wie du es beschreibst. Es gibt ein paar Dinge, die Sie beachten müssen.

  1. Während einige USB-C-Anschlüsse externe Monitore unterstützen, sind sie entweder DisplyPort oder Thunderbolt, HDMI-Unterstützung erfolgt über spezielle (aber nicht unerreichbare) Chips, die DisplayPort in HDMI konvertieren können (diese Chips sind nur in eine Richtung, also prüfen Sie genau, welcher du hast)
  2. Während Sie theoretisch die Leistung der USB-C PD ( Power Delivery )-Spezifikation nutzen können, haben nicht alle Computer volle USB PD-Unterstützung, da die meisten nur 5 V-Ausgang verwalten können, während 9 V/12 V/20 V-Ausgang normalerweise nur zu sehen ist auf USB-C-Ladegeräten (die PD-Spezifikationen haben vier offizielle Spannungen und mehrere Nennströme) Sie benötigen auch einige Schnittstellenchips, damit Ihr Monitor Ihrem PC mitteilen kann, welche Spannung und wie viel Strom er benötigt (HINWEIS: Der PC kann immer sagen "NEIN, das ist zu viel, das kann ich nicht" )
  3. Seien Sie vorsichtig mit Thunderbolt, Thunderbolt spricht nur eine Sprache, Thunderbolt . Wenn Sie speziell TB-Unterstützung wünschen, nun, das robuste 20-Gbit-PCB-Design ist ungefähr so ​​​​einfach wie eine Herztransplantation ... ABER , Thunderbolt-Controller unterstützen das DisplayPort-über-USB-C-Protokoll (in diesem Fall verwenden Sie DisplayPort über einen anderen Anschluss und ohne Verwendung von Thunderbolt, wodurch das Problem umgangen wird).
  4. Beachten Sie, dass nicht alle USB-C-Kabel alle 4 Hochgeschwindigkeits-Differentialpaare angeschlossen haben oder höhere Stromlasten unterstützen (es gibt nur USB-C 2.0- Kabel, weil … Verwirrung gut ist, oder?), selbst wenn Sie einen Monitor hatten, der nativ ist DisplayPort unterstützt, benötigen Sie immer noch Chips für die Spurumschaltung (umkehrbare Anschlüsse sind schließlich keine Zauberei) und einige Chips, um eine angemessene Menge an Leistung vom PC auszuhandeln.

Während es durchaus möglich ist, einen vollwertigen USB-C-Monitorschnittstellenadapter herzustellen, ist es wahrscheinlich einfacher, einen aktiven USB-C-zu-HDMI-Adapter zu bekommen, die Eingeweide herauszureißen und zu versuchen, ihn in Ihre LCD-Treiberplatine einzuhängen. Wenn Ihr Monitor nicht nur ein paar Watt benötigt (dann können Sie die standardmäßigen 5 V auf das erhöhen, was Sie benötigen), müssen Sie wahrscheinlich immer noch ein bisschen herumspielen, um die 12 V zu erhalten, die Sie benötigen (am Ende des Tages können Sie müssen den externen Power Brick doch behalten).

Vielen Dank! Ich dachte, ich hätte über den HDMI-Alt-Modus für USB-C (hdmi.org/spec/typec) gelesen und der ganze Zweck besteht darin, ein HDMI-Signal nativ über Typ-C zu senden, ohne dass ein Chip zum Übersetzen benötigt wird, aber ich hätte das total missverstehen können. Ich denke auch, dass der Ratschlag, einfach einen aktiven USB-C-HDMI-Adapter zu besorgen, wahrscheinlich eine gute Idee ist, aber ich habe bisher nur Strom-/Signalfreigabeadapter gesehen, die Strom an das Upstream-Gerät senden, sodass Ihr Laptop mit Strom versorgt wird, während er an den Fernseher angeschlossen ist /Monitor. Haben Sie jemals einen Adapter gesehen, der das nachgeschaltete Gerät mit Strom versorgt?
@GertBreynolds Ich habe keine Adapter gesehen, die für nachgeschaltete Stromversorgung ausgelegt sind, aber ich denke, der Prozess des Aushandelns der Stromversorgung ist unabhängig davon, welche Art von Daten Sie senden möchten, sodass Sie ein neues kräftigeres Kabel und einen USB-PD-Schnittstellenchip hinzufügen müssten aber das ist viel einfacher als alle Alternativen. Ja, der HDMI-Alt-Modus wird nicht überall unterstützt, tatsächlich auch nicht der DisplayPort-Alt-Modus oder Thunderbolt oder USB 3.2. Das einzige, worauf Sie sich bei einem USB-C-Anschluss verlassen können, ist eine Art USB-Verbindung und eine gewisse Menge von 5V Leistung, alles andere ist leider optional ... es ist ein Durcheinander
Die Wahrscheinlichkeit, dass Ihr Computer über seine USB-C-Anschlüsse mehr als 5 V bei 3 A liefert, liegt zwischen gering und null. Mehr als dies erfordert USB-PD-Ausgangsunterstützung, USB 3.x- und Thunderbolt-Unterstützung bis zu 15 Watt. Das Erhalten von 12 V von USB-C wird ebenfalls selten sein, dies war in der frühen USB-C- und USB-PD-Spezifikation und ist jetzt veraltet. 5, 9, 15 und 20 V sind Standard. Mehr als 3 A erfordern ein USB-C-Kabel mit 5 A und mehr als 45 Watt erfordern eine 20-V-Versorgung.
Natives HDMI ist ein unterstützter USB-C-Alt-Modus, aber ich habe noch keinen Computer oder keine Grafikkarte gesehen, die HDMI auf USB-C ausgibt. DisplayPort ist alles, was ich auf USB-C sehe. DP-zu-HDMI-Konvertierung ist sicherlich eine Option. Die Verwendung einer Thunderbolt- oder USB-3.x-GPU ist ebenfalls eine Option. Mit dem Host zu verhandeln, für welchen Videomodus unterstützt wird, ist wahrscheinlich möglich, aber zweifellos kompliziert und chaotisch. Es ist wahrscheinlich ratsam, zu sehen, was Ihr Computer unterstützt, und darauf aufzubauen.
Das Anlegen von Strom und HDMI an USB-C ist möglich, würde jedoch wahrscheinlich eine Art Dock zwischen dem Computer und dem Monitor erfordern, um Strom einzuspeisen und das Videosignal umzuwandeln. Dies kann den Zweck des USB-C-Kabels zunichte machen, es sei denn, der Zweck besteht darin, Strom und HDMI auf USB-C zu haben.