Type-C笔记本电脑全功能TCPC接口方案

随着科技的进步，笔记本电脑的发展越来越快，相对之前总担心散热和价格问题，人们可能更倾向于选择台式电脑，笔者之前在电脑城自行组装一台电脑，大概四五千就可以达到相当不错的配置，但是便携性跟笔记本电脑没法比，如今笔记本电脑的市场竞争激烈，价格也低了不少，对消费者非常有利，四五千的笔记本电脑配置也是不错的了。

如今笔记本电脑基本是往两个方向发展，一是游戏笔记本，主打高端配置，比较笨重，二是轻薄本，主打便携性，比较轻盈。

接下来我主要针对轻薄笔记本的接口展开论述，轻薄本因为考虑到便携性，采用相当薄的机身，因此去掉了传统的RJ45网线接口，原来占位置的网线接口融入到了Type-C接口里，让整体机身可以做到相当薄的厚度。

 全功能的Type-C接口，不仅可以实现快充，还可以连拓展坞，转接网卡，投屏等等功能，Type-C接口不用占太多位置，而且功能强大，对于轻薄本来说真是如虎添翼。

那么Type-C接口如何实现诸多功能呢？我们了解到需要一颗TCPC芯片。TCPC全称是USB Type-C Port Controller，即USB Type-C 端口控制器。TCPC是一个功能控制模块，包括VBUS和VCONN电源控制、USB Type-C CC逻辑以及USB PD通信 BMC物理层和部分协议层等。

由于USB-C端口、USB PD等快充协议是近几年才推出的，所以在之前推出的SOC或MCU必然没有集成USB PD、QC等协议，也不支持USB Type-C的逻辑识别功能，也就无法实现USB Type-C端口快充和高清音视频传输的功能，因为快充和高清音视频传输的实现都需要依靠USB Type-C的识别和相关协议的沟通。

那么这些SOC或MCU将面临市场的淘汰和资源的浪费。而且研发新的集成USB PD、QC等的SOC或MCU，开发周期长，成本高，足以让不少芯片原厂止步，而且有的设备需要多个USB -C口（比如苹果公司推出的Macbook Pro笔记本就有4个USB-C口），更是加大了研发难度。那么有没有简单的方法解决以上的困境？答案是有，就是采用TCPC芯片。

可以看到TCPC重点在“控制”，是USB Type-C控制器，负责控制底层通信的实施，包括出错重发机制。TCPM重点在“管理”，是USB Type-C管理器，负责管理一个或多个USB Type-C端口的上层策略。TCPM和TCPC之间的连接的接口叫做TCPCI，是两者之间的桥梁，可采用I2C（或SMbus）方式进行沟通。

CC逻辑层：CC握手，识别设备

物理层：编码和解码信息，控制失败重发，添加校验码和根据检验码判断通信是否正确

协议层：生成USB PD通信协议

策略层：决定通信过程中的策略

设备策略管理层： 决定整个通信的策略

 

嵌入式控制器(EC)管理电池充电器控制器(BCC)，相当于的管家，对电池报警、电源插入、温度传感器报告和笔记本盖子的状态等级进行管理。可用于通信出需要的功率，然后启动SOC。 PMU(电源管理单元)控制电池的充电和放电。EC，PMU或SOC都可以作为USB Type-C端口管理器(USB Type-C Port Manager，TCPM)，通过I2C/SMbus的方式与LDR6280(USB Type-C Port Controller，TCPC)通信，实现功率的配置，以及通过VDM信息的协商等，控制USB芯片组 、DisplayPort芯片组分别输出USB信号和DisplayPort信号。

以笔记本为例，LDR6280设置为DRP扫描，通过I2C中断引脚输出低电平来通知TCPM，底层状态发生了改变。TCPM读取TCPCI中规定的ALERT寄存器来获取当前的状态信息。快充的实现参照前面的多USB Type-C端口的移动电源的介绍，这里介绍高清音视频部分。 功率配置完成后，主机的嵌入式控制器(TCPM)控制LDR6280进行VDM信息的协商，包括DP Alt Mode的配置等，LDR6280如果收到Attention信息，报告给TCPM。TCPM通知DisplayPort芯片组进行AUX通路的通信，读取显示设备的EDID信息，确认支持后，输出DisplayPort高清视频信号给显示设备。其中DisplayPort信号中还包含音频信号。TCPM还通知USB芯片组输出USB数据。