【導讀】由于手機的更新?lián)Q代頻率遠高于汽車(chē)，消費者可能會(huì )接受一些滯后，但在選擇新的家庭汽車(chē)時(shí)，支持最新的USB接口將無(wú)疑是車(chē)主所期待的，尤其因為新標準將支持更多種設備充電。它將不再局限于手機、筆記本電腦、攝像機、平板電腦和其它需要更高功率的設備，都可通過(guò)USB Type-C充電。
當汽車(chē)工業(yè)引入‘信息娛樂(lè )’的概念時(shí)，對制造商而言是個(gè)重大轉變，因為它帶來(lái)了汽車(chē)功能系統和非功能系統之間更緊密的集成。信息娛樂(lè )為駕駛員創(chuàng )造了一個(gè)新的接口，因此，它對我們如何與技術(shù)交互的影響幾乎與手機的引入一樣重要。
我們看到了主導的標準配置文件和用戶(hù)可升級的音頻系統-這大都是獨立的-被適合制造商的系統所替換，提供更多功能。它們迅速演變至包含導航，同時(shí)逐步整合更多對汽車(chē)其他系統的控制，例如氣候控制。安全特性，是今天先進(jìn)駕駛輔助系統(ADAS)的前身，如倒車(chē)攝像頭，也成為信息娛樂(lè )中心的一部分，在相同的時(shí)期內，這些系統已被進(jìn)一步擴展，使手機在汽車(chē)不斷增長(cháng)的功能列表中不可或缺。
主要得益于USB接口（雖然藍牙也發(fā)揮著(zhù)重要的作用），現在很容易將您的手機連接到您的汽車(chē)以接入媒體、訪(fǎng)問(wèn)聯(lián)系信息或只是打電話(huà)。當選擇通過(guò)USB有線(xiàn)連接時(shí)，額外的益處是在您忙碌的早晨上班或在郊外悠閑地開(kāi)車(chē)時(shí)，您的手機電池通過(guò)汽車(chē)充電。
這種便利不可低估，特別是考慮到如果使用頻繁，許多智能手機仍然很難靠一次充電維持一整天。但是隨著(zhù)USB接口的發(fā)展，車(chē)主們將期望他們的汽車(chē)也同樣演進(jìn)。汽車(chē)行業(yè)不像消費領(lǐng)域演變那么快，因此全新的連接器USB Type C的引入將對汽車(chē)制造商如何解決這一非常實(shí)際的挑戰產(chǎn)生重大影響。
他們不能忽視連接器配置文件正在改變的事實(shí)。由于手機的更新?lián)Q代頻率遠高于汽車(chē)，消費者可能會(huì )接受一些滯后，但在選擇新的家庭汽車(chē)時(shí)，支持最新的USB接口將無(wú)疑是車(chē)主所期待的，尤其因為新標準將支持更多種設備充電。它將不再局限于手機、筆記本電腦、攝像機、平板電腦和其它需要更高功率的設備，都可通過(guò)USB Type-C充電。
BMC提供密鑰
使USB連接能提供或汲取達100 W電源的技術(shù)存在于規范的供電(PD)部分。它需要一個(gè)電源能夠提供這樣的功率水平，此外，還依賴(lài)于USB控制器能夠解譯連接的設備需求。雖然供電一直是USB規范的一個(gè)重要方面，但使用Type-C連接器和USB 3.x規格的電纜能最好地實(shí)現目前更高的功率水平。
Type-C連接可正反逆插，為用戶(hù)帶來(lái)了更多的便利，卻使開(kāi)發(fā)更復雜。方向通過(guò)新的配置通道(CC)管理，該配置通道在連接器上有兩個(gè)專(zhuān)用的引腳，并支持連接的設備協(xié)商需要提供或汲取多少電源。該通道使用的協(xié)議是一種稱(chēng)為雙相符號編碼(BMC)的差分曼徹斯特編碼。USB Implementer Forum（USB-IF）定義了五個(gè)供電配置文件：10W、18W、36W、60W和100 W。使用BMC協(xié)議，電源配置文件可在含USB Type-C接口的兩臺設備之間進(jìn)行交換。編碼方案使用轉換來(lái)表示邏輯電平，而不是絕對電平，并且它結合了自己的時(shí)鐘信號，使得同步更簡(jiǎn)單。然而，BMC協(xié)議依賴(lài)于一個(gè)物理接口，該接口能在具電氣挑戰的環(huán)境中可靠地解碼信號，而且很少有電氣環(huán)境比車(chē)輛環(huán)境更具挑戰性。
添加Type-C到汽車(chē)中
安森美半導體的FUSB302B是完全符合AEC-Q100車(chē)規的可編程的USB Type-C控制器，含電源傳輸，集成了一個(gè)BMC客戶(hù)端配置通道，支持全Type-C PD 2.0 的1.1版本。這意味著(zhù)CC可用于檢測設備何時(shí)連接或未連接、主機或設備的當前功能，以及是否存在有源電纜，以及選擇所需的模式(如音頻適配器或調試附件模式)。圖1顯示了一個(gè)典型應用的框圖。
圖1：典型應用框圖
這顯示了控制器和主機處理器之間的I2C接口，說(shuō)明FUSB302B沒(méi)有集成自己的處理器。這是該器件的一個(gè)重要特性，因為它無(wú)需為一個(gè)集成的處理器提供額外功率，同時(shí)支持固件駐留在位于系統任意處的處理器中，如果USB規范被修改，為制造商提供一個(gè)更簡(jiǎn)單的升級路徑。圖2顯示了一個(gè)更詳細的應用示例。FUSB302T是FUSB302B的默認源配置選項，可用作在汽車(chē)應用中實(shí)施USB Type-C時(shí)構成完整系統的一部分。
圖2：應用示例顯示雙USB端口提供100 W能力
FUSB302B實(shí)施了一個(gè)CC開(kāi)關(guān)，使它能夠檢測到它是作為設備主機還是雙角色端口連接，通過(guò)多個(gè)比較器和由主機處理器上的軟件控制的可編程DAC進(jìn)行管理(圖3)。
圖3：配置通道開(kāi)關(guān)功能
通過(guò)實(shí)施瘦BMC客戶(hù)端，包括BMC物理接口(PHY)和分組FIFO，主機處理器能夠使用I2C接口發(fā)送和接收數據包。這說(shuō)明USB BMC PD的所有功能都可通過(guò)軟件訪(fǎng)問(wèn)，使用口令讀寫(xiě)FUSB302B的FIFO?？诹铎`活，支持USB PD規范的所有功能，包括突發(fā)寫(xiě)入FIFO的快速分組處理。通過(guò)該CC接收到的每個(gè)有效數據包都存儲在FIFO中；BMC接收器感知CC上的活動(dòng)，并啟用內部振蕩器。一旦檢測到，就會(huì )使用專(zhuān)用中斷通知主機處理器已接收到有效的數據包。圖4顯示了USB BMC PD塊框圖。
圖4：USB BMC PD塊
靈活性提供長(cháng)期解決方案
通過(guò)在主機處理器上運行的固件，使USB控制器幾乎完全是軟件定義的，它為汽車(chē)制造商提供了一種長(cháng)期的解決方案，以實(shí)施已經(jīng)符合當前標準的USB PD(USB PD3.0的1.1版本)，并通過(guò)對主機處理器進(jìn)行簡(jiǎn)單的固件更新來(lái)滿(mǎn)足未來(lái)對該規范的任何修訂。
對FUSB302B的優(yōu)化設計結合高性能和低功耗，通過(guò)軟件配置來(lái)實(shí)現。通過(guò)選擇軟件可配置的格式，它無(wú)需另一個(gè)占用資源的嵌入式處理器，并通過(guò)支持由主機處理器定義其功能來(lái)增加其靈活性。這為汽車(chē)制造商提供了從Type A/B轉向實(shí)施USB PD的路徑，并最終實(shí)施Type-C，而無(wú)需更改USB控制器。
作者：安森美半導體高級產(chǎn)品線(xiàn)經(jīng)理Pete Chadbourne
