近年來,在筆記本電腦應(yīng)用中,EC和PD成為了一對難舍難分的兄弟。隨著Windows UCSI協(xié)議框架的提出,促使PD的動態(tài)管理信息需通過EC傳遞給上層操作系統(tǒng),EC與PD的交互就更加緊密。更有甚者,PD固件放在EC內(nèi)部Flash中,PD上電后由EC將PD固件發(fā)送給 PD Controller,由此可見兩者緊密程度高度融合。
如圖1展示筆記本整體信息通信涉及到的模塊及物理架構(gòu)。
圖1 USCI通信的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
筆記本Type-c結(jié)構(gòu)與PD應(yīng)用
從產(chǎn)品應(yīng)用結(jié)構(gòu)來看,扁平化結(jié)構(gòu)的Type-C相較于傳統(tǒng)的Type-A和Type-B結(jié)構(gòu)有著很大的優(yōu)勢,更加適合筆記本輕薄、便攜的技術(shù)方向。Type-C與PD的關(guān)系密不可分,在當(dāng)前種類眾多的充電協(xié)議面前,PD發(fā)揮著關(guān)鍵作用。Type-C集成了CC pin,為PD的通信起到了橋梁作用。
如圖2,展示當(dāng)前Type家族的接口前視圖。
圖2 Type家族的接口前視圖
筆記本EC與PD的關(guān)系
EC跟PD是親密合作的兄弟,在筆記本的輕薄化、多樣化的應(yīng)用中,起到了不小的作用。但是,當(dāng)EC跟PD溝通不及時的時候,也會是一對冤家。當(dāng)UCSI信息異常,究竟是EC傳遞信息傳錯,還是PD匯報(bào)信息出錯了呢?當(dāng)EC在傳遞PD的message時,因PD的某些不明原因,或會發(fā)生與PD的通信異常,并且EC在不了解PD發(fā)生什么情況的狀態(tài)下,匯報(bào)錯誤信息給到上層。
如圖3,展示UCSI信息異常時EC與PD關(guān)系。
圖3 UCSI信息異常
針對于上述UCSI信息異常時的情況,是否有更好的解決辦法呢?
芯??萍嫉腅C芯片CSC2E101很好地解決了這個問題。從PD所承載的功能來看,實(shí)際上是PD的PHY在起作用。從功能上來看,PD額外占據(jù)了一個內(nèi)核,有些浪費(fèi)資源。對此,CSC2E101將Type-C和PD集成為EC的子模塊,從而很好的解決了兩者通信異常的問題。
如圖4是CSC2E101結(jié)構(gòu)框圖。紅色框中是EC集成的PD和Type-C模塊。
圖4 CSC2E101結(jié)構(gòu)圖
化解EC與PD的矛盾
既然無法化解EC與PD的矛盾,那么就直接實(shí)現(xiàn)EC與PD的融合。集成PD PHY的EC芯片CSC2E101,不僅有效地規(guī)避了PD與EC之間通信異常,同時很好地幫助終端客戶節(jié)約一顆PD芯片的成本。
1、CSC2E101的Type-C模塊
EC集成的PD模塊在cc通訊的加持下完成外部USB-C設(shè)備類型的識別,并確定外部設(shè)備的數(shù)據(jù)角色是UFP還是DFP。Type-C模塊提供了與外部設(shè)備通信的硬件承載能力,包括利用PD協(xié)議識別線纜中嵌入e-mark芯片,為PD協(xié)議的交互了提供硬件承載。CSC2E101提供一組CC口,能夠滿足外部接入設(shè)備的開銷。
該Type-C模塊具有如下功能:
◆ 可獨(dú)立配置5.1K的下拉和80/180/330uA的上拉電流源
◆ 支持死電池(dead battery)檢測
◆ 支持CC口自動檢測和自動掃描功能
◆ 支持快速角色交換功能
◆ 支持低功耗模式下設(shè)備接入自動喚醒
圖5 CSC2E101中Type-C功能圖示
2、CSC2E101的PD 3.0模塊
CSC2E101內(nèi)嵌PD模塊支持USB PD協(xié)議3.0,只需要進(jìn)行簡單的軟件操作,即可實(shí)現(xiàn)響應(yīng)的功能。
該P(yáng)D模塊具有的特性如下:
◆ 1個USB PD3.0協(xié)議模塊
◆ 支持32Bytes發(fā)送FIFO和32Bytes接收FIFO
◆ 支持SOP、SOP’、SOP’’包收發(fā)
◆ 支持自動回復(fù)GoodCRC
◆ 支持軟件配置MessageID寄存器
◆ PD通信接收閾值可配置
圖6 CS32E101中PD模塊特性
除了上述特性之外,CSC2E101的PD模塊還有如下功能:
(1)自動回復(fù)GoodCRC可關(guān)閉和打開
這個因開發(fā)者而定,如果需要軟件回復(fù)GoodCRC,則需要掌握中斷產(chǎn)生的條件,否則會導(dǎo)致信息收發(fā)異常。
◆ 自動回復(fù)GoodCRC,接收到Message后,在硬件回復(fù)GoodRCC完畢才會產(chǎn)生接收中斷
◆ 軟件回復(fù)GoodCRC,接收到Message后,硬件就會產(chǎn)生接收中斷
◆ 軟件回復(fù)GoodCRC,回復(fù)GoodCRC后會產(chǎn)生發(fā)送完成中斷。但是需要注意的是,接收到信息后需要等待25us后回復(fù)GoodCRC
◆ 軟件回復(fù)GoodCRC,在GoodCRC發(fā)送完畢后,再回復(fù)Message,等待接收到對方回復(fù)GoodCRC后,才會產(chǎn)生發(fā)送完成中斷
(2)發(fā)送超時
在進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送時,發(fā)送完成數(shù)據(jù)1ms 內(nèi),如果信息沒有錯誤,接收方應(yīng)該返回GoodCRC應(yīng)答。當(dāng)發(fā)送出去的信息超過1ms,還沒接收到 GoodCRC應(yīng)答時,則認(rèn)為發(fā)送失敗,此時產(chǎn)生發(fā)送超時,同時硬件支持重復(fù)機(jī)制。
(3)重發(fā)機(jī)制
步驟2觸發(fā)時,如果開發(fā)人員配置重發(fā)使能,在硬件未收到對方回復(fù)GoodCRC時,則自動自行重發(fā)。重復(fù)次數(shù)最高三次,如果超過三次,則會觸發(fā)復(fù)位機(jī)制。
(4)CRC錯誤
硬件會對Message HEAD和Data進(jìn)行CRC校驗(yàn),當(dāng)接收信息的CRC錯誤時,則不會返回GoodCRC應(yīng)答,接收數(shù)據(jù)會被丟棄。同時也支持某些特殊場景的應(yīng)用,通過配置CRC校驗(yàn)錯誤是否回復(fù)GoodCRC,如配置使能,且使能自動回復(fù)GoodCRC,則在校驗(yàn)CRC錯誤時,依舊回復(fù)GoodCRC。
(5)BIST模式
PD模式支持2種BIST模式,即BIST Carrier和BIST Test Data。
芯??萍糃SC2E101實(shí)現(xiàn)EC與PD的融合,不僅極大降低了EC開發(fā)和PD開發(fā)的矛盾,同時將PD的功能發(fā)揮得更好更穩(wěn)定,最終能夠有效提升終端產(chǎn)品的性能穩(wěn)定。
圖7展示 CSC2E101的PD功能圖,與圖1和圖3形成鮮明對比
圖7 CSC2E101 嵌入PD功能圖
CSC2E101的系統(tǒng)構(gòu)建在PC領(lǐng)域具有開創(chuàng)性價值,為終端客戶產(chǎn)品提供了更多選擇路徑,同時能夠?yàn)榻K端客戶節(jié)省開發(fā)成本、創(chuàng)造更大價值,為終端消費(fèi)用戶帶來更優(yōu)秀的產(chǎn)品體驗(yàn)。