筆記本USB Type-C接口的非凡體驗(yàn)

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。

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)：

①Type-C接口通過(guò)CC偵測(cè)到設(shè)備接入

②VBUS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

⑤Alt Mode握手成功，繼續(xù)進(jìn)行DP link training來(lái)建立DP連接

⑥USB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USBType-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、網(wǎng)線連接、外置硬盤的連接工作。

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?/u>針對(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)域。