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芯海科技EC芯片CSC2E101的PD模塊應用

芯海科技(深圳)股份有限公司 ? 2022-11-09 10:12 ? 次閱讀

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PDController,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。

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圖1 USCI通信的拓撲結構


筆記本Type-c結構與PD應用

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。

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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。

976b4da8-5f36-11ed-b116-dac502259ad0.png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?

芯海科技的EC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。

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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97b7c20a-5f36-11ed-b116-dac502259ad0.png

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

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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。


芯海科技CSC2E101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

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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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