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芯海科技EC芯片CSC2E101的PD模块应用

芯海科技(深圳)股份有限公司 2022-11-09 10:12 次阅读

近年来,在笔记本电脑应用中,EC和PD成为了一对难舍难分的兄弟。随着Windows UCSI协议框架的提出,促使PD的动态管理信息需通过EC传递给上层操作系统,EC与PD的交互就更加紧密。更有甚者,PD固件放在EC内部Flash中,PD上电后由EC将PD固件发送给PDController,由此可见两者紧密程度高度融合。

如图1展示笔记本整体信息通信涉及到的模块及物理架构。

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图1 USCI通信的拓扑结构


笔记本Type-c结构与PD应用

产品应用结构来看,扁平化结构的Type-C相较于传统的Type-A和Type-B结构有着很大的优势,更加适合笔记本轻薄、便携的技术方向。Type-C与PD的关系密不可分,在当前种类众多的充电协议面前,PD发挥着关键作用。Type-C集成了CC pin,为PD的通信起到了桥梁作用。

如图2,展示当前Type家族的接口前视图。

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图2 Type家族的接口前视图


笔记本EC与PD的关系

EC跟PD是亲密合作的兄弟,在笔记本的轻薄化、多样化的应用中,起到了不小的作用。但是,当EC跟PD沟通不及时的时候,也会是一对冤家。当UCSI信息异常,究竟是EC传递信息传错,还是PD汇报信息出错了呢?当EC在传递PD的message时,因PD的某些不明原因,或会发生与PD的通信异常,并且EC在不了解PD发生什么情况的状态下,汇报错误信息给到上层。

如图3,展示UCSI信息异常时EC与PD关系。

976b4da8-5f36-11ed-b116-dac502259ad0.png图3 UCSI信息异常

针对于上述UCSI信息异常时的情况,是否有更好的解决办法呢?

芯海科技的EC芯片CSC2E101很好地解决了这个问题。从PD所承载的功能来看,实际上是PD的PHY在起作用。从功能上来看,PD额外占据了一个内核,有些浪费资源。对此,CSC2E101将Type-C和PD集成为EC的子模块,从而很好的解决了两者通信异常的问题。

如图4是CSC2E101结构框图。红色框中是EC集成的PD和Type-C模块。

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图4 CSC2E101结构图

化解EC与PD的矛盾

既然无法化解EC与PD的矛盾,那么就直接实现EC与PD的融合。集成PD PHY的EC芯片CSC2E101,不仅有效地规避了PD与EC之间通信异常,同时很好地帮助终端客户节约一颗PD芯片的成本。

1、CSC2E101的Type-C模块

EC集成的PD模块在cc通讯的加持下完成外部USB-C设备类型的识别,并确定外部设备的数据角色是UFP还是DFP。Type-C模块提供了与外部设备通信的硬件承载能力,包括利用PD协议识别线缆中嵌入e-mark芯片,为PD协议的交互了提供硬件承载。CSC2E101提供一组CC口,能够满足外部接入设备的开销。

该Type-C模块具有如下功能:

可独立配置5.1K的下拉和80/180/330uA的上拉电流源支持死电池(dead battery)检测支持CC口自动检测和自动扫描功能支持快速角色交换功能支持低功耗模式下设备接入自动唤醒97b7c20a-5f36-11ed-b116-dac502259ad0.png

图5 CSC2E101中Type-C功能图示

2、CSC2E101的PD 3.0模块

CSC2E101内嵌PD模块支持USB PD协议3.0,只需要进行简单的软件操作,即可实现响应的功能。

该PD模块具有的特性如下:

1个USB PD3.0协议模块

支持32Bytes发送FIFO和32Bytes接收FIFO

支持SOP、SOP’、SOP’’包收发

支持自动回复GoodCRC

支持软件配置MessageID寄存器

PD通信接收阈值可配置

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图6 CS32E101中PD模块特性

除了上述特性之外,CSC2E101的PD模块还有如下功能:

(1)自动回复GoodCRC可关闭和打开

这个因开发者而定,如果需要软件回复GoodCRC,则需要掌握中断产生的条件,否则会导致信息收发异常。

自动回复GoodCRC,接收到Message后,在硬件回复GoodRCC完毕才会产生接收中断

软件回复GoodCRC,接收到Message后,硬件就会产生接收中断

软件回复GoodCRC,回复GoodCRC后会产生发送完成中断。但是需要注意的是,接收到信息后需要等待25us后回复GoodCRC

软件回复GoodCRC,在GoodCRC发送完毕后,再回复Message,等待接收到对方回复GoodCRC后,才会产生发送完成中断

(2)发送超时

在进行数据发送时,发送完成数据1ms 内,如果信息没有错误,接收方应该返回GoodCRC应答。当发送出去的信息超过1ms,还没接收到 GoodCRC应答时,则认为发送失败,此时产生发送超时,同时硬件支持重复机制。

(3)重发机制

步骤2触发时,如果开发人员配置重发使能,在硬件未收到对方回复GoodCRC时,则自动自行重发。重复次数最高三次,如果超过三次,则会触发复位机制。

(4)CRC错误

硬件会对Message HEAD和Data进行CRC校验,当接收信息的CRC错误时,则不会返回GoodCRC应答,接收数据会被丢弃。同时也支持某些特殊场景的应用,通过配置CRC校验错误是否回复GoodCRC,如配置使能,且使能自动回复GoodCRC,则在校验CRC错误时,依旧回复GoodCRC。

(5)BIST模式

PD模式支持2种BIST模式,即BIST Carrier和BIST Test Data。


芯海科技CSC2E101实现EC与PD的融合,不仅极大降低了EC开发和PD开发的矛盾,同时将PD的功能发挥得更好更稳定,最终能够有效提升终端产品的性能稳定。

图7展示 CSC2E101的PD功能图,与图1和图3形成鲜明对比

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图7 CSC2E101 嵌入PD功能图

CSC2E101的系统构建在PC领域具有开创性价值,为终端客户产品提供了更多选择路径,同时能够为终端客户节省开发成本、创造更大价值,为终端消费用户带来更优秀的产品体验。

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