USB TYPE-C DOCKING技术将加速PC时代的终结

LDR6023带来业界最小DOCKING设计

发布日期:2015-11-29 | 点击: | 字号:

  2015的下半年,越来越多品牌TYPE-C手机、平板、NotEBook的发布,新ipad采用与Macbook完全相同的充电档位(5v 2.4a和14.5V 2A),Iphone7传闻将支持USB PD(虽然接口仍然是lighting),已经不再有人怀疑TYPE-C时代的快速来临。现在关心的问题是,这种变化将会对PC-平板-手机,或者说个人终端市场带来怎样的影响。在此,我们先看看Apple在2015年初随macbook一同推出的一款配件—TYPE-C DOCKING。

图1 APPLE官方TYPE-C DOCKING

 

  在TYPE-C接口出现以前,这类产品,通常被叫做HUB,而DOCKING与hub的不同,主要体现在,hub是用作信息分发,DOCKING则是一个补给站,除了分发USB、音视频信息,还能够带来电能补充、网络接入等,此外,TYPE-C独有的ALT MODE还能够通过自定义引脚电气特性带来更多的可能。我们可以想象一下DOCKING与手机结合之后所产生的后果。手机通过TYPE-C DOCKING接上充电器、HDMI显示器、无线键鼠之后与PC无异。WIN10以及类似的跨平台操作系统,为用户带来手机、PAD与PC应用的无缝衔接。当然,更长远来看,无线HDMI/USB数据传输技术以及无线充电技术的普及将会取代TYPE-C接口,让有线接口的时代彻底终结。


   下面让我们来看看TYPE-C DOCKING技术实现的具体细节,以更好的理解整个过程(以LDR6023  USB PD控制芯片的控制策略为例)。
  

   情况一,只有一个DOCKING配件插入电脑,没有电源及HDMI显示终端插入。这种情况最为简单,配件将与传统的HUB完全一致,从主机获取电源和USB数据。此时,我们插入一个TYPE-C接口的电源到DOCKING。 DOCKING的主控芯片LDR6023在检测到正确的外接电源之后,需要把供电角色切换过来,通过USB PD通信协议向主机发送Power role Swap命令,把自己变为电源(SRC),而主机变为负载(SNK)。切换成功之后,LDR6023会在适配器和电脑之间,来一个PD信息透传,即把适配器的Source_cap(电源功能能力,通常为电源适配器支持的若干级电压和电流信息)广播信息传递给主机。主机接收到这个信息后,从中选择一档适合自己的电压,并发送Request数据包。DOCKING收到数据包后,传递给电源。电源收到后,调整自己的输出电压至主机请求的值。这样就完成了DOCKING在电源传输方面对电源和主机之间的透传。


图2 MACBOOK与DOCKING的供电协商过程(由LDR-PD01抓取)

   情况二,TYPE-C电源先插上DOCKING,然后DOCKing插入到主机,这种情况下,DOCKING一插进来已经是SRC,即供电端。但是,这种情况下,USB数据分发功能将无效(因为SRC默认为DFP即HOST角色,导致了主机不认为DOCKING是一个UFP即Device),为了让主机把数据传输过来,DOCKING需要通过USB PD命令向主机发出Data Role Swap请求。主机接收到这个请求之后,会切换自己的数据角色,转为DFP即HOST,则从主机到DOCKING的数据通路就被打通了。

  情况三,在外接电源和主机,并正常工作的情况下,电源突然被拔出。这种情况是非常糟糕的,因为一旦掉电之后,DOCKING就需要在有限的时间之内,快速的通过POWER ROLE SWAP命令向主机申请电源供应,重新回到情况一的状态。

  在以上三种情况中,只要HDMI接口有显示终端接入,都将会触发DOCKING向主机申请VDM通信,并进入ALT MODE,在这种模式下,USB TYPE-C接口的6根pin,将会被定义为DP数据及控制信号传输通路(注意,并不影响另外6根线进行USB 3.0和USB2.0的数据输)。

图3 苹果官方DOCKING与MACBOOK之间的ALT MODE协商(由LDR-PD01抓取)

  从以上过程我们可以看出DOCKING是一种非常贴心的外设,能够让消费者体验多种使用模式切换的无缝衔接,未来将会衍生很多应用场景。PAD,NOTEBOOK都可能会退化成手机的DOCKING,即,可以通过TYPE-C接口,或者无线接口成为手机的显示终端、输入工具以及充电补给站。当然作为手机配件来说,苹果的这款DOCKING显得太过臃肿,我们可以通过一些技术,设计一些非常小巧的DOCKING,例如下图:


图4 业界最小的DOCKING适用于手机可以按此板开模

  这款乐得瑞科技利用LDR6023设计出来的全球最小体积的USB TYPE-C DOCKING,就代表了TYPE-C手机时代的DOCKING潮流。

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