自從USB-IF發(fā)布USB Type-C接口以來(lái),筆記本產(chǎn)品為了更加輕薄美觀,悄悄開(kāi)始“精兵簡(jiǎn)政”。一些極端的廠商甚至把3.5mm接口、HDMI接口、USB-A接口都取消,只留下USB Type-C接口。
極致精簡(jiǎn)的USB Type-C接口
出現(xiàn)這種情況,是因?yàn)榕f接口功能或性能已不能滿足日益高速通信的需求,但更重要的原因是USB Type-C自誕生以來(lái),就被賦予偉大使命——統(tǒng)一電源、音頻、視頻接口。用戶只需插拔一次Type-C接口,即可實(shí)現(xiàn)筆電充電同時(shí)投屏或連接鼠標(biāo),在電源管理同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理,從而獲得更加極致精簡(jiǎn)的非凡產(chǎn)品體驗(yàn)。
如此強(qiáng)大的體驗(yàn)提升,需要依賴于USB Type-C接口的靈魂——PD協(xié)議(Power Delivery)。
通過(guò)PD協(xié)議進(jìn)行 Alt Mode配置,除了USB協(xié)議以外還允許其他協(xié)議在Type-C接口上通過(guò)USB連接傳輸,比如DisplayPort、HDMI、MHL及Thunderbolt等。Alt Mode是USB Type-C實(shí)現(xiàn)接口統(tǒng)一的殺手锏,PD-HOST控制器和PD-DEVICE控制器與單純的PD電源控制器之間最大的區(qū)別就在于Alt Mode的支持。PD-HOST控制器和PD-DEVICE控制器在PD協(xié)議握手后,可通過(guò)結(jié)構(gòu)化的VDM命令來(lái)實(shí)現(xiàn)配置以及進(jìn)入或退出Alt Mode。
既然Alt Mode這么強(qiáng)大,那么如何觸發(fā)進(jìn)入DP Alt Mode?通過(guò)以下步驟即可實(shí)現(xiàn):
① Type-C接口通過(guò)CC偵測(cè)到設(shè)備接入
② VBUS輸出5V電壓
③ 通過(guò)CC與設(shè)備進(jìn)行PDO協(xié)商,VBUS根據(jù)PD電源協(xié)商的結(jié)果進(jìn)行調(diào)整
④ 使用結(jié)構(gòu)化的VDM進(jìn)行協(xié)商Alt Mode握手
⑤ Alt Mode握手成功,繼續(xù)進(jìn)行DP link training來(lái)建立DP連接
⑥ USB和DP通道準(zhǔn)備就緒進(jìn)行Type-C數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)傳輸
未來(lái)筆記本的USB Type-C接口發(fā)展方向
當(dāng)前,通過(guò)USB Type-C接口,我們僅需一根線纜將筆記本與擴(kuò)展塢連接,即可完成對(duì)筆記本電腦的充電、外接顯示器、外接鼠標(biāo)鍵盤(pán)、網(wǎng)線連接、外置硬盤(pán)的連接工作。
依照筆記本廠商“化繁為簡(jiǎn)”的算法公式,除了現(xiàn)有的HDMI、VGA、3.5mm、Type-A、RJ45網(wǎng)線等接口,未來(lái)筆記本還有什么功能可能會(huì)精減出去?答案是顯卡。
筆記本的便攜性和高性能的矛盾不可調(diào)和:輕薄本采用集成顯卡,雖然重量輕攜帶方便,但應(yīng)對(duì)游戲及大型圖形軟件時(shí)性能不足。游戲本往往過(guò)于厚重,隨身攜帶極不方便??芍^是魚(yú)與熊掌難以兼得。
但是,隨著USB-IF推出USB4標(biāo)準(zhǔn),并向下兼容USB2.0、USB3.0、USB3.1、USB3.2和雷電3,得益于USB4接口最大吞吐量達(dá)到40Gbps,是現(xiàn)在常用的USB3.0接口速度的8倍,能夠很好滿足顯卡外置的需要,使得在筆記本電腦上實(shí)現(xiàn)外接臺(tái)式機(jī)顯卡成為可能。
當(dāng)筆記本的顯卡外置,我們?nèi)粘M獬隹蓴y帶輕薄本,當(dāng)需要玩游戲及使用大型圖形軟件時(shí),可連接擴(kuò)展塢以提升性能,非常方便。
芯??萍坚槍?duì)筆記本USB Type-C的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)
基于上述應(yīng)用背景,芯??萍坚槍?duì)PD-HOST和PD-DEVICE特性,精心設(shè)計(jì)CS32G051芯片。CS32G051芯片資源如下:
CS32G051芯片模塊資源圖
◆ 支持FRS功能
CS32G051集成硬件化FRS信號(hào)檢測(cè),可精準(zhǔn)檢測(cè)Device端60-120us的FRS脈沖信號(hào),具有檢測(cè)時(shí)間精準(zhǔn)、響應(yīng)速度快的特點(diǎn),可靈活設(shè)置以兼容市場(chǎng)上的USB Type-C接口擴(kuò)展塢產(chǎn)品。
◆ 支持多種低功耗模式
CS32G051集成USB Type-C接口PD協(xié)議低功耗模塊,可以做到睡眠期間實(shí)時(shí)偵測(cè)CC電平信號(hào),快速響應(yīng)Type-C接口插拔事件。另外在PD設(shè)備常連接狀態(tài)下,CS32G051也可進(jìn)入低功耗睡眠狀態(tài),有PD通信數(shù)據(jù)流即可實(shí)時(shí)喚醒系統(tǒng),從低功耗睡眠狀態(tài)切換到正常PD通信狀態(tài),可做到數(shù)據(jù)0丟包。低功耗狀態(tài)工作電流可做到<500uA@3.3V。
◆ 支持多種ALT Mode
CS32G051的PD協(xié)議通過(guò)結(jié)構(gòu)化的VDM命令實(shí)現(xiàn)配置,以進(jìn)入或退出ALT Mode。PD協(xié)議??伸`活定制適配不同的ALT Mode,包括DP Mode、USB4 Mode等。
◆ 支持UVDM定制
CS32G051除了支持結(jié)構(gòu)化的VDM命令,還支持非結(jié)構(gòu)化的UVDM,用戶產(chǎn)品可通過(guò)自定義UVDM定制化自己的生態(tài)鏈產(chǎn)品,如超級(jí)快充、超低功耗模式、DEBUG模式等。
◆ 集成BC1.2模塊、USB2.0 SWITCH和SBU SWITCH
CS32G051 BC1.2模塊、USB2.0 Switch和SBU Switch,通過(guò)BC1.2模塊自動(dòng)識(shí)別接入設(shè)備的類型。如果接入的是SDP端口或CDP端口,CS32G051 控制USB2.0 Switch讓DP\DM導(dǎo)通到SOC端,如果接入的是DCP端口,CS32G051 控制USB2.0 Switch讓DP\DM導(dǎo)通到BC1.2模塊。另外,CS32G051 通過(guò)Type-C模塊可識(shí)別到正反插狀態(tài),進(jìn)一步控制SBU Switch進(jìn)行正反插控制。
支持多種快充協(xié)議
CS32G051 集成多種協(xié)議棧,除了PD協(xié)議外,還可以支持到SCP、AFC、QC2.0/3.0等多種快充協(xié)議。
芯??萍糚D系列芯片全場(chǎng)景應(yīng)用領(lǐng)域
芯海科技作為國(guó)內(nèi)首批推出PD MCU的芯片原廠,參與中國(guó)快充行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)UFCS制定。公司PD系列芯片產(chǎn)品迄今已歷經(jīng)三次迭代,提供全方位的快充協(xié)議支持,可使用一顆協(xié)議芯片,完成充放電、投屏、數(shù)據(jù)通信等功能,幫助客戶簡(jiǎn)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)同時(shí)增加產(chǎn)品賣點(diǎn),并廣泛應(yīng)用于筆記本、PC Host、便攜顯示屏、HUB、Dock等全場(chǎng)景應(yīng)用領(lǐng)