自从usb-if发布usb type-c接口以来,笔记本产品为了更加轻薄美观,悄悄开始“精兵简政”。一些极端的厂商甚至把3.5mm接口、hdmi接口、usb-a接口都取消,只留下usb type-c接口。
极致精简的usb type-c接口
出现这种情况,是因为旧接口功能或性能已不能满足日益高速通信的需求,但更重要的原因是usb type-c自诞生以来,就被赋予伟大使命——统一电源、音频、视频接口。用户只需插拔一次type-c接口,即可实现笔电充电同时投屏或连接鼠标,在电源管理同时实现数据管理,从而获得更加极致精简的非凡产品体验。
如此强大的体验提升,需要依赖于usb type-c接口的灵魂——pd协议(power delivery)。
通过pd协议进行 alt mode配置,除了usb协议以外还允许其他协议在type-c接口上通过usb连接传输,比如displayport、hdmi、mhl及thunderbolt等。alt mode是usb type-c实现接口统一的杀手锏,pd-host控制器和pd-device控制器与单纯的pd电源控制器之间最大的区别就在于alt mode的支持。pd-host控制器和pd-device控制器在pd协议握手后,可通过结构化的vdm命令来实现配置以及进入或退出alt mode。
既然alt mode这么强大,那么如何触发进入dp alt mode?通过以下步骤即可实现:
① type-c接口通过cc侦测到设备接入
② vbus输出5v电压
③ 通过cc与设备进行pdo协商,vbus根据pd电源协商的结果进行调整
④ 使用结构化的vdm进行协商alt mode握手
⑤ alt mode握手成功,继续进行dp link training来建立dp连接
⑥ usb和dp通道准备就绪进行type-c数据和视频信号传输
未来笔记本的usb type-c接口发展方向
当前,通过usb type-c接口,我们仅需一根线缆将笔记本与扩展坞连接,即可完成对笔记本电脑的充电、外接显示器、外接鼠标键盘、网线连接、外置硬盘的连接工作。
依照笔记本厂商“化繁为简”的算法公式,除了现有的hdmi、vga、3.5mm、type-a、rj45网线等接口,未来笔记本还有什么功能可能会精减出去?答案是显卡。
笔记本的便携性和高性能的矛盾不可调和:轻薄本采用集成显卡,虽然重量轻携带方便,但应对游戏及大型图形软件时性能不足。游戏本往往过于厚重,随身携带极不方便。可谓是鱼与熊掌难以兼得。
但是,随着usb-if推出usb4标准,并向下兼容usb2.0、usb3.0、usb3.1、usb3.2和雷电3,得益于usb4接口最大吞吐量达到40gbps,是现在常用的usb3.0接口速度的8倍,能够很好满足显卡外置的需要,使得在笔记本电脑上实现外接台式机显卡成为可能。
当笔记本的显卡外置,我们日常外出可携带轻薄本,当需要玩游戏及使用大型图形软件时,可连接扩展坞以提升性能,非常方便。
芯海科技针对笔记本usb type-c的产品开发
基于上述应用背景,芯海科技针对pd-host和pd-device特性,精心设计cs32g051芯片。cs32g051芯片资源如下:
cs32g051芯片模块资源图
◆ 支持frs功能
cs32g051集成硬件化frs信号检测,可精准检测device端60-120us的frs脉冲信号,具有检测时间精准、响应速度快的特点,可灵活设置以兼容市场上的usb type-c接口扩展坞产品。
◆ 支持多种低功耗模式
cs32g051集成usb type-c接口pd协议低功耗模块,可以做到睡眠期间实时侦测cc电平信号,快速响应type-c接口插拔事件。另外在pd设备常连接状态下,cs32g051也可进入低功耗睡眠状态,有pd通信数据流即可实时唤醒系统,从低功耗睡眠状态切换到正常pd通信状态,可做到数据0丢包。低功耗状态工作电流可做到<500ua@3.3v。
◆ 支持多种alt mode
cs32g051的pd协议通过结构化的vdm命令实现配置,以进入或退出alt mode。pd协议栈可灵活定制适配不同的alt mode,包括dp mode、usb4 mode等。
◆ 支持uvdm定制
cs32g051除了支持结构化的vdm命令,还支持非结构化的uvdm,用户产品可通过自定义uvdm定制化自己的生态链产品,如超级快充、超低功耗模式、debug模式等。
◆ 集成bc1.2模块、usb2.0 switch和sbu switch
cs32g051 bc1.2模块、usb2.0 switch和sbu switch,通过bc1.2模块自动识别接入设备的类型。如果接入的是sdp端口或cdp端口,cs32g051 控制usb2.0 switch让dp\dm导通到soc端,如果接入的是dcp端口,cs32g051 控制usb2.0 switch让dp\dm导通到bc1.2模块。另外,cs32g051 通过type-c模块可识别到正反插状态,进一步控制sbu switch进行正反插控制。
支持多种快充协议
cs32g051 集成多种协议栈,除了pd协议外,还可以支持到scp、afc、qc2.0/3.0等多种快充协议。
芯海科技pd系列芯片全场景应用领域
芯海科技作为国内首批推出pd mcu的芯片原厂,参与中国快充行业标准ufcs制定。公司pd系列芯片产品迄今已历经三次迭代,提供全方位的快充协议支持,可使用一颗协议芯片,完成充放电、投屏、数据通信等功能,帮助客户简化产品设计同时增加产品卖点,并广泛应用于笔记本、pc host、便携显示屏、hub、dock等全场景应用领