芯海科技EC芯片CSC2E101的PD模块应用

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 PD Controller，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。

图1 USCI通信的拓扑结构

 

 

笔记本Type-c结构与PD应用

从产品应用结构来看，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。

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。

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。

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

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

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

 

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。