USB TYPE-C DOCKING技術將加速PC時代的終結
LDR6023帶來業(yè)界最小DOCKING設計
2015的下半年，越來越多品牌TYPE-C手機、平板、NotEBook的發(fā)布，新ipad采用與Macbook完全相同的充電檔位（5v 2.4a和14.5V 2A），Iphone7傳聞將支持USB PD(雖然接口仍然是lighting)，已經不再有人懷疑TYPE-C時代的快速來臨。現(xiàn)在關心的問題是，這種變化將會對PC-平板-手機，或者說個人終端市場帶來怎樣的影響。在此，我們先看看Apple在2015年初隨macbook一同推出的一款配件—TYPE-C DOCKING。
圖1 APPLE官方TYPE-C DOCKING
在TYPE-C接口出現(xiàn)以前，這類產品，通常被叫做HUB，而DOCKING與hub的不同，主要體現(xiàn)在，hub是用作信息分發(fā)，DOCKING則是一個補給站，除了分發(fā)USB、音視頻信息，還能夠帶來電能補充、網絡接入等，此外，TYPE-C獨有的ALT MODE還能夠通過自定義引腳電氣特性帶來更多的可能。我們可以想象一下DOCKING與手機結合之后所產生的后果。手機通過TYPE-C DOCKING接上充電器、HDMI顯示器、無線鍵鼠之后與PC無異。WIN10以及類似的跨平臺操作系統(tǒng)，為用戶帶來手機、PAD與PC應用的無縫銜接。當然，更長遠來看，無線HDMI/USB數(shù)據(jù)傳輸技術以及無線充電技術的普及將會取代TYPE-C接口，讓有線接口的時代徹底終結。
下面讓我們來看看TYPE-C DOCKING技術實現(xiàn)的具體細節(jié)，以更好的理解整個過程(以LDR6023 USB PD控制芯片的控制策略為例)。
情況一，只有一個DOCKING配件插入電腦，沒有電源及HDMI顯示終端插入。這種情況最為簡單，配件將與傳統(tǒng)的HUB完全一致，從主機獲取電源和USB數(shù)據(jù)。此時，我們插入一個TYPE-C接口的電源到DOCKING。 DOCKING的主控芯片LDR6023在檢測到正確的外接電源之后，需要把供電角色切換過來，通過USB PD通信協(xié)議向主機發(fā)送Power role Swap命令，把自己變?yōu)殡娫?SRC)，而主機變?yōu)樨撦d(SNK)。切換成功之后，LDR6023會在適配器和電腦之間，來一個PD信息透傳，即把適配器的Source_cap(電源功能能力，通常為電源適配器支持的若干級電壓和電流信息)廣播信息傳遞給主機。主機接收到這個信息后，從中選擇一檔適合自己的電壓，并發(fā)送Request數(shù)據(jù)包。DOCKING收到數(shù)據(jù)包后，傳遞給電源。電源收到后，調整自己的輸出電壓至主機請求的值。這樣就完成了DOCKING在電源傳輸方面對電源和主機之間的透傳。
圖2 MACBOOK與DOCKING的供電協(xié)商過程(由LDR-PD01抓取)
情況二，TYPE-C電源先插上DOCKING，然后DOCKing插入到主機，這種情況下，DOCKING一插進來已經是SRC，即供電端。但是，這種情況下，USB數(shù)據(jù)分發(fā)功能將無效(因為SRC默認為DFP即HOST角色，導致了主機不認為DOCKING是一個UFP即Device)，為了讓主機把數(shù)據(jù)傳輸過來，DOCKING需要通過USB PD命令向主機發(fā)出Data Role Swap請求。主機接收到這個請求之后，會切換自己的數(shù)據(jù)角色，轉為DFP即HOST，則從主機到DOCKING的數(shù)據(jù)通路就被打通了。
情況三，在外接電源和主機，并正常工作的情況下，電源突然被拔出。這種情況是非常糟糕的，因為一旦掉電之后，DOCKING就需要在有限的時間之內，快速的通過POWER ROLE SWAP命令向主機申請電源供應，重新回到情況一的狀態(tài)。
在以上三種情況中，只要HDMI接口有顯示終端接入，都將會觸發(fā)DOCKING向主機申請VDM通信，并進入ALT MODE，在這種模式下，USB TYPE-C接口的6根pin，將會被定義為DP數(shù)據(jù)及控制信號傳輸通路(注意，并不影響另外6根線進行USB 3.0和USB2.0的數(shù)據(jù)輸)。
圖3 蘋果官方DOCKING與MACBOOK之間的ALT MODE協(xié)商(由LDR-PD01抓取)
從以上過程我們可以看出DOCKING是一種非常貼心的外設，能夠讓消費者體驗多種使用模式切換的無縫銜接，未來將會衍生很多應用場景。PAD，NOTEBOOK都可能會退化成手機的DOCKING，即，可以通過TYPE-C接口，或者無線接口成為手機的顯示終端、輸入工具以及充電補給站。當然作為手機配件來說，蘋果的這款DOCKING顯得太過臃腫，我們可以通過一些技術，設計一些非常小巧的DOCKING，例如下圖：
圖4 業(yè)界最小的DOCKING適用于手機可以按此板開模
這款樂得瑞科技利用LDR6023設計出來的全球最小體積的USB TYPE-C DOCKING，就代表了TYPE-C手機時代的DOCKING潮流。
