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            企業新聞
            芯??萍糆C芯片CSC2E101的PD模塊應用
            2022-11-03

            近年來,在筆記本電腦應用中,EC和PD成為了一對難舍難分的兄弟。隨著Windows UCSI協議框架的提出,促使PD的動態管理信息需通過EC傳遞給上層操作系統,EC與PD的交互就更加緊密。更有甚者,PD固件放在EC內部Flash中,PD上電后由EC將PD固件發送給 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。

            圖1 USCI通信的拓撲結構

            筆記本Type-c結構與PD應用

            從產品應用結構來看,扁平化結構的Type-C相較于傳統的Type-A和Type-B結構有著很大的優勢,更加適合筆記本輕薄、便攜的技術方向。Type-C與PD的關系密不可分,在當前種類眾多的充電協議面前,PD發揮著關鍵作用。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、多樣化的應用中,起到了不小的作用。但是,當EC跟PD溝通不及時的時候,也會是一對冤家。當UCSI信息異常,究竟是EC傳遞信息傳錯,還是PD匯報信息出錯了呢?當EC在傳遞PD的message時,因PD的某些不明原因,或會發生與PD的通信異常,并且EC在不了解PD發生什么情況的狀態下,匯報錯誤信息給到上層。

            如圖3,展示UCSI信息異常時EC與PD關系。

            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,實際上是PD的PHY在起作用。從功能上來看,PD額外占據了一個內核,有些浪費資源。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結構框圖。紅色框中是EC集成的PD和Type-C模塊。

            圖4 CSC2E101結構圖

            化解EC與PD的矛盾

            既然無法化解EC與PD的矛盾,那么就直接實現EC與PD的融合。集成PD PHY的EC芯片CSC2E101,不僅有效地規避了PD與EC之間通信異常,同時很好地幫助終端客戶節約一顆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設備類型的識別,并確定外部設備的數據角色是UFP還是DFP。Type-C模塊提供了與外部設備通信的硬件承載能力,包括利用PD協議識別線纜中嵌入e-mark芯片,為PD協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備的開銷。

            該Type-C模塊具有如下功能:

            ◆ 可獨立配置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內嵌PD模塊支持USB PD協議3.0,只需要進行簡單的軟件操作,即可實現響應的功能。

            該PD模塊具有的特性如下:

            ◆ 1個USB PD3.0協議模塊

            ◆ 支持32Bytes發送FIFO和32Bytes接收FIFO

            ◆ 支持SOP、SOP’、SOP’’包收發

            ◆ 支持自動回復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GoodCRC可關閉和打開

            這個因開發者而定,如果需要軟件回復GoodCRC,則需要掌握中斷產生的條件,否則會導致信息收發異常。

            ◆ 自動回復GoodCRC,接收到Message后,在硬件回復GoodRCC完畢才會產生接收中斷

            ◆ 軟件回復GoodCRC,接收到Message后,硬件就會產生接收中斷

            ◆ 軟件回復GoodCRC,回復GoodCRC后會產生發送完成中斷。但是需要注意的是,接收到信息后需要等待25us后回復GoodCRC

            ◆ 軟件回復GoodCRC,在GoodCRC發送完畢后,再回復Message,等待接收到對方回復GoodCRC后,才會產生發送完成中斷

            (2)發送超時

            在進行數據發送時,發送完成數據1ms 內,如果信息沒有錯誤,接收方應該返回GoodCRC應答。當發送出去的信息超過1ms,還沒接收到 GoodCRC應答時,則認為發送失敗,此時產生發送超時,同時硬件支持重復機制。

            (3)重發機制

            步驟2觸發時,如果開發人員配置重發使能,在硬件未收到對方回復GoodCRC時,則自動自行重發。重復次數最高三次,如果超過三次,則會觸發復位機制。

            (4)CRC錯誤

            硬件會對Message HEAD和Data進行CRC校驗,當接收信息的CRC錯誤時,則不會返回GoodCRC應答,接收數據會被丟棄。同時也支持某些特殊場景的應用,通過配置CRC校驗錯誤是否回復GoodCRC,如配置使能,且使能自動回復GoodCRC,則在校驗CRC錯誤時,依舊回復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實現EC與PD的融合,不僅極大降低了EC開發和PD開發的矛盾,同時將PD的功能發揮得更好更穩定,最終能夠有效提升終端產品的性能穩定。

            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的系統構建在PC領域具有開創性價值,為終端客戶產品提供了更多選擇路徑,同時能夠為終端客戶節省開發成本、創造更大價值,為終端消費用戶帶來更優秀的產品體驗。


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