EZ - PD? CCG2：USB Type - C端口控制器的全面解析

在當(dāng)今的電子設(shè)備中，USB Type - C接口因其強(qiáng)大的功能和廣泛的應(yīng)用而備受關(guān)注。EZ - PD? CCG2作為一款符合最新USB Type - C和PD標(biāo)準(zhǔn)的控制器，為眾多應(yīng)用場景提供了完整的解決方案。下面，我們就來詳細(xì)了解一下這款控制器。

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一、產(chǎn)品概述

EZ - PD? CCG2是賽普拉斯（現(xiàn)英飛凌旗下）推出的USB Type - C控制器，它采用了賽普拉斯專有的M0S8技術(shù)，搭載32位、48 - MHz的Arm? Cortex? - M0處理器，擁有32 - KB的閃存。該控制器能夠?yàn)闊o源電纜、有源電纜和帶電附件提供完整的USB Type - C和USB Power Delivery端口控制解決方案，適用于多種上游和下游端口應(yīng)用。

（一）應(yīng)用場景

1. USB Type - C EMCA電纜：為電子標(biāo)記電纜提供控制和管理功能。
2. USB Type - C帶電附件：確保附件與USB Type - C端口的正常通信和電力傳輸。
3. USB Type - C上游端口：用于平板電腦、筆記本電腦等設(shè)備的電源接收。
4. USB Type - C下游端口：如電源適配器等設(shè)備，為其他設(shè)備提供電力。

（二）產(chǎn)品特性

1. 32位MCU子系統(tǒng)
   • CPU：48 - MHz ARM Cortex - M0 CPU，大多使用16位指令，執(zhí)行Thumb - 2指令集的子集，具備硬件乘法器，有32個(gè)中斷輸入的嵌套向量中斷控制器（NVIC）和喚醒中斷控制器（WIC），還提供非屏蔽中斷（NMI）輸入。
   • Flash：帶有閃存加速器，在48 MHz時(shí)實(shí)現(xiàn)1等待狀態(tài)（WS）訪問時(shí)間，24 MHz時(shí)為0 - WS訪問時(shí)間，部分閃存模塊可模擬EEPROM操作。
   • SROM：包含引導(dǎo)和配置程序的監(jiān)控ROM。
2. 集成數(shù)字模塊
   • 定時(shí)器和計(jì)數(shù)器：滿足USB - PD協(xié)議所需的響應(yīng)時(shí)間。
   • 可重配置串行通信塊（SCB）：可配置為I2C、SPI或UART功能。
3. 時(shí)鐘和振蕩器：集成振蕩器，無需外部時(shí)鐘。
4. Type - C支持
   • 集成收發(fā)器：實(shí)現(xiàn)BMC和4b/5b編碼解碼功能以及1.2 - V前端。
   • 集成終端電阻：通過(R{A})、(R{D})和(R_{P})來識別不同角色。
   • 單端口支持：支持一個(gè)USB Type - C端口。
5. 低功耗運(yùn)行
   • 寬電壓范圍：2.7 - V至5.5 - V運(yùn)行。
   • 獨(dú)立VCONN軌：兩個(gè)獨(dú)立的VCONN軌，內(nèi)部隔離。
   • 低功耗模式：復(fù)位時(shí)1.0 μA，深度睡眠時(shí)2.5 μA，睡眠時(shí)2.0 mA。
6. 系統(tǒng)級ESD保護(hù)：CC和VCONN引腳具有± 8 - kV接觸放電和±15 - kV空氣間隙放電保護(hù)（基于IEC61000 - 4 - 2 4C級）。
7. 多種封裝形式：提供1.63 mm × 2.03 mm的20 - 球晶圓級CSP（WLCSP）、2.5 mm × 3.5 mm × 0.6 mm的14 - 引腳DFN和4.0 mm × 4.0 mm的24 - 引腳QFN封裝，支持工業(yè)（?40 °C至 + 85 °C）和擴(kuò)展工業(yè)（?40 °C至 + 105 °C）溫度范圍。

二、功能模塊詳解

（一）CPU和內(nèi)存子系統(tǒng)

1. CPU：Cortex - M0 CPU為低功耗操作進(jìn)行了優(yōu)化，具有廣泛的時(shí)鐘門控。其支持的指令集使得代碼能夠向上兼容到更高性能的處理器，如Cortex - M3和M4。硬件乘法器可在一個(gè)周期內(nèi)提供32位結(jié)果，NVIC和WIC增強(qiáng)了系統(tǒng)的中斷處理能力，SWD接口方便調(diào)試。
2. Flash：閃存模塊的設(shè)計(jì)提高了平均訪問時(shí)間，閃存加速器平均能達(dá)到85%的單周期SRAM訪問性能，部分可模擬EEPROM操作，為數(shù)據(jù)存儲提供了更多靈活性。
3. SROM：包含的引導(dǎo)和配置程序確保了設(shè)備的正常啟動和配置。

（二）USB - PD子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)由USB Type - C基帶收發(fā)器和物理層邏輯組成，實(shí)現(xiàn)了BMC和4b/5b編碼解碼功能，集成的終端電阻用于識別設(shè)備角色。還包含一個(gè)8位SAR ADC用于模數(shù)轉(zhuǎn)換，通過內(nèi)部的DAC和比較器實(shí)現(xiàn)對模擬信號的處理。

（三）系統(tǒng)資源

1. 電源系統(tǒng)：EZ - PD CCG2可從三個(gè)不同電源源（2.7 - 5.5 V）獲取電源，有睡眠和深度睡眠低功耗模式。電源系統(tǒng)確保電壓水平符合各模式要求，必要時(shí)延遲模式進(jìn)入或生成復(fù)位和中斷信號。
2. 時(shí)鐘系統(tǒng)：由內(nèi)部主振蕩器（IMO）和內(nèi)部低功耗振蕩器（ILO）組成，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的時(shí)鐘信號。

（四）外設(shè)

1. 串行通信塊（SCB）：有兩個(gè)SCB，可配置為I2C、SPI或UART接口。I2C塊支持多主和從接口，具有靈活的緩沖選項(xiàng)，可減少CPU的中斷開銷和延遲。不過，SCB 1的I2C端口在某些方面不完全符合I2C規(guī)范，使用時(shí)需注意。
2. 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器/PWM塊（TCPWM）：有六個(gè)TCPWM塊，可實(shí)現(xiàn)16位定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、脈沖寬度調(diào)制器（PWM）和正交解碼器功能，用于測量信號周期、計(jì)數(shù)事件、生成PWM信號和解碼正交信號。
3. GPIO：最多有10個(gè)GPIO，除了I2C和SWD引腳也可作為GPIO使用。GPIO具有多種驅(qū)動強(qiáng)度模式、輸入閾值選擇、輸入輸出緩沖控制、保持模式和可選的壓擺率控制，在電源開啟和復(fù)位時(shí)，I/O引腳會被強(qiáng)制為禁用狀態(tài)。

三、編程與引導(dǎo)加載

（一）編程方式

1. 通過SWD接口編程：在開發(fā)或產(chǎn)品制造過程中，可使用賽普拉斯提供的MiniProg3和MiniProg4編程套件，通過下載十六進(jìn)制文件來編程閃存。
2. 應(yīng)用固件更新
   • I2C接口：適用于CYPD2104、CYPD2119等部分型號，通過I2C接口與板載應(yīng)用處理器、嵌入式控制器或廣告牌設(shè)備通信進(jìn)行固件更新。
   • CC接口：對于DFP應(yīng)用，可使用CY4532 CCG3PA EVK通過CC線發(fā)送編程和配置數(shù)據(jù)；對于電纜應(yīng)用，可參考EZ - PD配置實(shí)用程序用戶手冊進(jìn)行操作。

四、應(yīng)用示例

（一）EMCA應(yīng)用

有單CCG2設(shè)備和雙CCG2設(shè)備兩種應(yīng)用方式，單CCG2設(shè)備應(yīng)用需單根VCONN線貫穿電纜，雙CCG2設(shè)備應(yīng)用中VCONN信號僅連接到兩端的CCG2設(shè)備，且同一時(shí)刻只有一個(gè)CCG2設(shè)備供電。

（二）上游端口應(yīng)用

如平板電腦的UFP應(yīng)用，Type - C接口的高速和超高速線路直接連接到應(yīng)用處理器，VBUS線連接到充電器電路，應(yīng)用處理器通過I2C信號與CCG2設(shè)備通信。

（三）下游端口應(yīng)用

如電源適配器的DFP應(yīng)用，CCG2集成所有終端電阻，使用GPIO指示協(xié)商的電源配置文件，通過內(nèi)部ADC監(jiān)測VBUS電壓，提供放電路徑確保電源適配器電纜斷開時(shí)VBUS快速放電。

（四）C - HDMI和C - DisplayPort轉(zhuǎn)接器應(yīng)用

雖然CCG2不推薦用于新的Type - C到視頻轉(zhuǎn)接器設(shè)計(jì)，但對于舊有設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)PC與傳統(tǒng)顯示器的連接，支持高達(dá)4K超高清分辨率和USB廣告牌設(shè)備類。

（五）塢站/顯示器應(yīng)用

可實(shí)現(xiàn)USB Type - C主機(jī)系統(tǒng)與多個(gè)顯示/數(shù)據(jù)設(shè)備的連接，提供電源、數(shù)據(jù)和顯示功能，支持固件升級。

五、電氣規(guī)格

（一）絕對最大額定值

給出了數(shù)字電源、VCONN電源、GPIO電壓、ESD等參數(shù)的絕對最大額定值，使用時(shí)需注意避免超過這些值，以免造成設(shè)備永久損壞。

（二）設(shè)備級規(guī)格

包括直流規(guī)格、交流規(guī)格、I/O規(guī)格等，規(guī)定了電源電壓、電流、頻率、響應(yīng)時(shí)間等參數(shù)，確保設(shè)備在正常工作條件下的性能。

六、訂購信息

提供了不同型號的EZ - PD CCG2的應(yīng)用、Type - C端口數(shù)量、終端電阻、角色、默認(rèn)固件和封裝等信息，方便用戶根據(jù)需求選擇合適的產(chǎn)品。

總之，EZ - PD? CCG2是一款功能強(qiáng)大、應(yīng)用廣泛的USB Type - C端口控制器。作為電子工程師，在設(shè)計(jì)相關(guān)產(chǎn)品時(shí)，我們需要充分了解其特性、功能和應(yīng)用場景，合理利用其資源，以實(shí)現(xiàn)最佳的設(shè)計(jì)效果。大家在使用過程中有沒有遇到什么有趣的問題或者獨(dú)特的應(yīng)用案例呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。