CN112015682A - 半导体系统和半导体器件 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例涉及一种半导体系统和半导体器件。该半导体系统能够减少与USB端口进行连接处理时的处理时间。半导体系统包括TCPM和TCPC。TCPM和TCPC经由I2C总线通信地连接。TCPM具有连接检测器。TCPC具有CC逻辑和控制器。CC逻辑实现状态机。控制器控制状态机中的转变。控制器在连接状态转变为已连接状态时输出已连接状态转变通知。连接检测器接收已连接状态转变通知并且检测USB端口的连接。TCPM通过连接检测器执行与连接检测对应的处理。

Description

半导体系统和半导体器件
相关申请的交叉引用
于2019年5月29日提交的日本专利申请号2019-099978，包括说明书、附图和摘要，其内容通过整体引用并入本文。
背景技术
本发明涉及一种半导体系统和半导体器件，例如，本发明涉及一种用于控制通用串行总线端口的半导体系统和半导体器件。
存在下列的公开技术。
[非专利文献1]2019年3月29日发布的通用串行总线Type-C线缆和连接器规范(Universal Serial Bus Type-C Cable and Connector Specification)第1.4版本。
[非专利文献2]2017年10月的通用串行总线Type-CTM端口控制器接口规范(Universal Serial Bus Type-CTM Port Controller Interface Specification)修订版2.0，第1.0版本。
近来，已经采用了符合USB Type-C(注册商标)规范(非专利文献1)的USB端口。此处，在根据非专利文献1的规范中，每个端口需要一个电力输送控制器。
此处，作为针对Type-C的控制器的规范有Type-C端口控制器接口(TCPCI)规范(非专利文献2)。在非专利文献2的规范中指定端口管理器(Type-C端口管理器；TCPM)和端口控制器(Type-C端口控制器；TCPC)。在非专利文献2的规范中，可以用一个端口管理器和针对每个端口的一个或多个端口控制器来构建系统。
发明内容
然而，在根据非专利文献2的技术中，如下文所描述，存在在连接至USB端口的处理中的处理时间可能增加的可能性。在上文所描述的非专利文献2的系统中，端口管理器和端口控制器通过I2C(集成电路间)总线连接。在非专利文献2的系统中，端口管理器和端口控制器在连接至USB端口的处理中进行通信。因此，在与USB端口的连接处理中，经由I2C总线在端口管理器与端口控制器之间进行的通信时间可能成为瓶颈。因此，随着端口的数量增加，通信时间可能增加。
其他目的和新颖特征将根据本说明书的描述和附图而变得明显。
根据一个实施例，一种半导体系统包括：端口控制器，该端口控制器被配置为控制USB(通用串行总线)端口；以及端口管理器，该端口管理器被配置为控制端口控制器并且经由I2C总线连接至端口控制器，其中，端口控制器包括：状态机，该状态机被配置为实现USB端口中的连接状态的转变；以及控制器，该控制器被配置为控制状态机中的转变并且在连接状态转变为已连接状态时输出已连接状态转变通知，该已连接状态为电稳定连接的连接状态下的状态，其中，端口管理器包括连接检测单元，该连接检测单元被配置为接收已连接状态转变通知并且检测USB端口的连接，以及其中，端口管理器根据由连接检测单元检测到的连接来执行处理。
根据一个实施例，一种半导体器件包括：接口，该接口被配置为连接至经由总线控制USB(通用串行总线)端口的端口控制器；以及连接检测器，该连接检测器被配置为从端口控制器接收传输的通知并且检测USB端口的连接，以及其中，该半导体器件根据由连接检测器检测到的连接来执行处理。
根据实施例，可以提供一种能够减少在连接USB端口时的处理时间的半导体系统和半导体器件。
附图说明
图1是示出了根据第一实施例的半导体系统的配置图。
图2是图示了根据第一实施例的在半导体系统中实现的状态转变图的图。
图3是图示了根据第一实施例的在半导体系统中实现的状态转变图的图。
图4是示出了根据第一实施例的由半导体系统执行的处理的顺序图。
图5是示出了根据第一实施例的由半导体系统执行的处理的顺序图。
图6是示出了根据比较示例的半导体系统的配置图。
图7是示出了根据比较示例的由半导体系统执行的处理的顺序图。
图8是示出了根据比较示例的由半导体系统执行的处理的顺序图。
图9是示出了根据第一实施例的在半导体系统中实现的状态转变图的另一示例图。
图10是示出了根据第一实施例的在半导体系统中实现的状态转变图的另一示例图。
图11是示出了根据第一实施例的在半导体系统中实现的状态转变图的另一示例图。
图12是示出了根据第一实施例的在半导体系统中实现的状态转变图的另一示例图。
图13是示出了根据第二实施例的半导体系统的配置图。
图14是示出了根据第三实施例的半导体系统的配置图。
图15是示出了根据第三实施例的由控制单元执行的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图对实施例进行描述。为了说明清楚，适当地省略并简化了以下描述和附图。在附图中，相同元件由相同附图标记表示，且根据需要省略对其的重复描述。
在以下实施例中，必要的情况下，为了方便起见，通过将其分压成章节或实施例来进行描述。然而，除非另有明确说明，否则这些章节或实施例不是彼此独立的，并且其中一个在其他修改示例、应用、详细描述、补充描述等的一些或全部的上下文中。在以下实施例中，除了特别指定元件的数量的情况和原则上明显地将元件的数量限制于特定数量的情况之外，对元件的数量等(包括数量、数值、量、范围等)的参考不限于标识号。即，元件的数量可以大于或等于特定数量。
此外，在以下实施例中，除了明确指定的情况以及原则上认为明显必要的情况之外，构成要素(包括操作步骤等)不一定是必要的。类似地，在以下实施例中，当提及部件等的形状、位置关系等时，除了明确指定的情况以及原则上认为明显的情况等之外，假定形状等基本上与形状等近似或类似。这同样适用于上文所提及的数目等，包括数目、数值、数量、范围等。
另外，就硬件而言，在附图中被描述为用于执行各种处理的功能区块的元件可以由CPU(中央处理单元)、存储器以及其他电路进行配置。另外，上文所描述的元件中的每一个通过加载到存储器等中的程序以软件来实现。因此，本领域的技术人员应理解，这些功能区块可以仅通过硬件、仅通过软件或通过硬件与软件的组合以各种形式实现，并且本发明不限于其中的任一个。
此外，可以使用各种类型的非瞬态计算机可读介质来存储上文所描述的程序并且将其提供给计算机。非瞬态计算机可读介质包括各种类型的有形存储介质。非瞬态计算机可读介质的示例包括磁记录介质(例如软盘、磁带、硬盘驱动器)、磁光记录介质(例如磁光盘)、CD-ROM(只读存储器)、CD-R、CD-R/W、固态存储器(例如掩模ROM、PROM(可编程ROM)、EPROM(可擦除PROM、闪速ROM、RAM(随机存取存储器))。也可以通过各种类型的瞬态计算机可读介质将程序提供给计算机。瞬态计算机可读介质的示例包括电信号、光信号和电磁波。瞬态计算机可读介质可以经由诸如电线和光纤的有线或无线通信路径将程序提供给计算机。
(第一实施例)图1是示出了根据第一实施例的半导体系统1的配置图。半导体系统1安装于具有USB端口的设备上，诸如个人计算机和智能电话。根据第一实施例的半导体系统1具有TCPM10(端口管理器)和TCPC100(端口控制器)。TCPM10和TCPC100经由I2C总线2(集成电路间总线)通信地连接。TCPM10可以由例如微型计算机实现。TCPC100可以安装于与TCPM10分离的集成电路上。换言之，TCPM10和TCPC100是半导体器件。TCPC100控制USB端口。TCPM10控制TCPC100。
TCPC100连接至USB端口(Type-C连接器)(图1中未示出)。针对每个USB端口设置TCPC100。因此，例如，如果存在两个USB端口，那么可以在半导体系统1中设置两个TCPC100。即，在图1中，尽管半导体系统1具有一个TCPC100，但TCPC100的数目不限于一个。另一方面，可以在半导体系统1中设置一个TCPM10。顺便提及，如果设备具有若干USB端口(例如10个端口)，那么针对设备，可以设置两个或更多个TCPM10。
TCPM10包括接口12和连接检测单元14。TCPC100具有CC逻辑102、VBUS电压检测器104、接口106以及控制器110。控制器110具有定时器112。TCPM10可以具有与电力递送(PD)相关的组件(例如策略引擎)。同样，TCPC100可以具有与供电相关的组件，诸如物理层。此外，接口12、CC逻辑102、VBUS电压检测器104以及接口106不是根据本实施例的半导体系统1中的必要组件
接口12用作I2C主设备。接口106充当I2C从设备。VBUS电压检测器104检测对应USB端口的VBUS线(总线电压线)的电压。当VBUS电压检测器104检测到VBUS线的电压时，将电压检测信号输出至控制器110。
CC逻辑102与TCPCI规范(非专利文献2)中的Type-CCC逻辑对应。CC逻辑102实现状态机。此处，状态机转变USB端口中的状态(连接状态)。具体地，根据本实施例的CC逻辑102至少执行用于在“未连接状态”、“连接确认状态”与“已连接状态”之间进行转变的处理。
此处，“未连接状态”是相对于USB端口不存在与相对设备的连接(经由Type-C线缆)的状态。“连接确认状态”是确认USB端口是否电稳定地连接到相对设备的状态。“已连接状态”是可以与USB端口建立电稳定连接的状态。此外，如在Type-C规范中所指示的，USB端口可以根据相对设备充当宿(SNK)或源(SRC)。然后每种连接状态根据USB端口是否用作宿或是用作源，而具有不同状态。
注意，“未连接状态”可以对应于Type-C规范(非专利文献1)中的“未附接”状态(“Unattached.SNK”状态和“Unattached.SRC”状态)。“未连接状态”可以对应于TCPCI规范中的“应用Rd”和“应用Rp”状态。其后，“应用Rd”和“应用Rp”状态可以被统称为“应用”状态。
此外，“连接确认状态”可以对应于Type-C规范中的“AttachWait”状态(“AttachWait.SNK”状态和“AttachWait.SRC”状态)。“连接确认状态”可以对应于TCPCI规范中的“Potential_Connect_As_Snk”和“Potential_Connect_As_Src”状态。其后，Potential_Connect_As_Snk状态和Potential_Connect_As_Src状态有时被统称为Potential_Connect状态。
此外，“已连接状态”可以对应于Type-C规范中的“附接”状态(“Attached.SNK”状态和“Attached.SRC”状态)。此外，“已连接状态”可以对应于TCPCI规范中的“附接”状态(“Attached.Snk”和“Attached.Src”状态)。
更具体地，CC逻辑102根据Type-C规范来控制Type-C连接器(USB端口)的CC(配置信道)信号。然后，CC逻辑102检测USB端口的状态(连接状态)。根据Type-C规范，CC逻辑102控制两个CC信号(CC1信号和CC2信号)、Rp(上拉电阻器)连接或Rd(下拉电阻)连接。
此时，假定具有宿功能的相对设备(消费者)将CC信号控制为Rd连接(即，在宿侧)。在这种情况下，当CC逻辑102将CC信号控制到Rd连接，电阻器Rd的电压下降至接地电平(未经电阻器Rp和电阻器Rd分压的状态)。此时，CC逻辑102并未检测到已连接的相对设备。另一方面，当CC逻辑102将CC信号控制到Rp连接时，CC信号中的电位为经电阻器Rp和电阻器Rd分压的状态。此时，CC逻辑102检测到相对设备已连接。换言之，USB端口的连接状态从“未连接状态”改变为“连接确认状态”。然后，CC逻辑102将指示相对设备已连接(即，检测到“连接确认状态”)的状态的检测信号输出至控制器110。
还假定具有源功能的相对设备(提供者)将CC信号控制到Rp连接(即，在源侧)。在这种情况下，当CC逻辑102将CC信号控制到Rp连接时，电阻器Rp的电压变为高状态(未经电阻器Rp和电阻器Rd分压的状态)。此时，CC逻辑102并未检测到已连接的相对设备。另一方面，当CC逻辑102将CC信号控制到Rd连接时，CC信号中的电位为经电阻器Rp和电阻器Rd分压的状态。此时，CC逻辑102检测到相对设备已连接。换言之，USB端口的连接状态从“未连接状态”改变为“连接确认状态”。然后，CC逻辑102将指示相对设备已连接(即，检测到“连接确认状态”)的状态的检测信号输出至控制器110。
控制器110控制USB端口中的连接状态的转变。即，控制器110控制状态机中的转变。控制器110在连接状态转变为已连接状态(附接状态)时输出已连接状态转变通知(附接状态转变通知)。将已连接状态转变通知经由接口106、I2C总线2以及接口12传输到连接检测单元14。已连接状态转变通知可以指示USB端口是用作宿还是用作源。
具体地，控制器110在从CC逻辑102接收到指示已经检测到“连接确认状态”的状态检测信号时，使用定时器112来测量连接确认状态的持续时间。即，当连接状态从未连接状态转变为连接确认状态时，定时器112测量从那时开始的时间。然后，当连接确认状态已经经过预定时间段(即，第一时间段)时，控制器110将连接状态转变为已连接状态。此时，控制器110输出已连接状态转变通知。顺便提及，当连接确认状态的持续时间已经经过第一时间时，并且当接收到电压检测信号时，控制器110可以将连接状态转变为已连接状态。另一方面，当与USB端口的连接在连接确认状态的持续时间经过预定时间段(即，第一时间段)之前释放时，控制器110可以将连接状态转变为未连接状态。
连接检测单元14接收已连接状态转变通知并且检测USB端口的连接。即，连接检测单元14检测到USB端口和相对设备彼此电稳定地连接。此外，连接检测单元14检测USB端口是用作宿还是用作源。此时，TCPM10执行与由连接检测单元14检测到的连接对应的处理，例如，与受电和供电中的至少一个相关的处理。具体地，TCPM10控制供电电路或执行电力递送处理。因此，如果USB端口用作宿，那么将供电至经由USB端口安装有半导体系统1的设备。另外，当USB端口用作源时，其上安装有半导体系统1的设备向连接到USB端口的相对设备提供电力。
图2和图3是图示了根据第一实施例的在半导体系统1中实现的状态转变图的图。图2和图3图示了根据TCPCI规范的双重作用的电力设备的状态转变图。在图2和图3中所示的状态转变图中，适当地省略了对与本实施例无关的状态和转变的描述。
图2示出了直到连接状态转变为已连接状态为止的状态转变图。首先，状态机(已连接状态)以规则间隔在“应用Rd”状态St101(未连接状态)与“应用Rp”状态St102(未连接状态)之间交替转变。即，状态机以规则间隔在“应用Rd”状态St101与“应用Rp”状态St102之间切换状态。注意，“应用Rd”状态St101是CC信号自身的CC信号被控制为连接至Rd信号的状态。“应用Rp”状态St102是CC信号自身的CC信号被控制为连接至Rp信号的状态。
当状态机处于“应用Rd”状态St101时，假定具有源功能的相对设备连接到USB端口，并且对CC信号的电位如上述那样进行分压。然后，如上文所述，状态机转变为“Potential_Connect_As_Snk”状态St111。在这种状态下，当具有源功能的相对设备从USB端口移除时，状态机进入“应用Rp”状态St102。另一方面，当CC信号的电位被分压的状态持续达第一时间(tCCDebounce)并且检测到VBUS线的电压时，状态机转变为“Attached.Snk”状态St121。
另一方面，假定当状态机处于“应用Rp”状态St102时，具有同步功能的相对设备连接到USB端口，并且对CC信号的电位如上述那样进行分压。如上文所述，然后状态机转变为“Potential_Connect_As_Src”状态St112。在这种状态下，如果具有同步功能的相对设备从USB端口移除，那么状态机进入“应用Rd”状态St101。另一方面，如果CC信号的电位被分压的状态保持达第一时间(tCCDebounce)并且VBUS线的电压为vSafe0V时，那么状态机转变为“Attached.Src”状态St122。
图3示出了从已连接状态到未连接状态的状态转变图。假定当状态机处于“Attached.Snk”状态St121时，未检测到VBUS线的电压，并且检测到与具有源功能的相对设备未连接。然后状态机转变为“Disconnected_As_Snk”状态St131。状态机然后无条件地转变为“应用Rd”状态St101。
还假定当状态机处于“Attached.Src”状态St122时，检测到CC信号的状态的改变，并且检测到CC信号与具有同步功能的相对设备未连接。然后状态机转变为“Disconnected_As_Src”状态St132。状态机然后无条件地转变为“应用Rd”状态St101。
图4和图5是示出了根据第一实施例的由半导体系统1执行的处理的顺序图。首先，TCPM10初始化且状态机启动(步骤S102)。状态机然后在“应用Rp”与“应用Rd”状态之间切换。
然后，当相对设备连接至USB端口时，状态机转变为“Potential_Connect_As_Snk”状态或“Potential_Connect_As_Src”状态。此时，TCPC100的控制器110确定连接确认状态是否已持续达第一时间(步骤S104)。如果连接确认状态并未持续达第一时间(在S104中为“否”)，那么控制器110控制状态机转变为“应用Rp”状态或“应用Rd”状态(步骤S105)。
另一方面，当连接确认状态持续达第一时间时(在S104中为“是”)，控制器110控制状态机，以使状态转变为已连接状态。因此，状态机转变为“Attached.Snk”状态或“Attached.Src”状态。在步骤S106中，控制器110将指示连接状态已经改变为已连接状态的通知传输给TCPM10。当连接检测单元14接收到该通知时，TCPM10在“Attached.Snk”状态或“Attached.Src”状态下执行处理(步骤S108)。
假定当状态机处于“Attached.Snk”或“Attached.Src”状态时，USB端口与相对设备未连接。在这种情况下，状态机转变为“Disconnected_As_Snk”或“Disconnected_As_Src”状态。此时，TCPC100将对VbusSinkDisconnected的检测或CC信号状态的改变通知给TCPM10(步骤S112)。TCPC100然后断开VBUS并且释放VBUS(步骤S114)。状态机然后转变为“应用Rd”状态，并且然后在“应用Rp”与“应用Rd”状态之间切换。
(比较示例)
下面通过将本实施例与比较例进行比较来说明本实施例的效果。图6是示出了根据比较示例的半导体系统80的配置图。半导体系统80包括TCPM90(端口管理器)和TCPC82(端口控制器)。TCPM90和TCPC82经由I2C总线2通信地连接。比较示例对应于符合TCPCI规范的系统。
TCPM90包括接口12和TCPC状态控制器92。TCPC82包括CC逻辑102、VBUS检测器104以及接口106。根据比较实施例的TCPC82与根据第一实施例的TCPC100的不同之处在于TCPC82不具有控制器110。根据比较实施例的TCPM90与根据第一实施例的TCPM10的不同之处在于TCPM90不具有连接检测单元14，但具有TCPC状态控制器92。其他组件与第一实施例相关联的那些组件基本上相同。
图7和图8是示出了根据比较实施例的由半导体系统80执行的处理的顺序图。首先，TCPM90将时间置零且状态机启动(步骤S902)。状态机然后在“应用Rp”与“应用Rd”状态之间进行切换。
然后，当相对设备连接至USB端口时，状态机转变为“Potential_Connect_As_Snk”状态或“Potential_Connect_As_Src”状态。此时，TCPC82向TCPM90通知CC信号状态(CC状态)的改变。此时，TCPM90的TCPC状态控制器92经由I2C总线2读取针对tCCDebounce时段的CC状态(步骤S906)。具体地，TCPC状态控制器92访问TCPC82的CC状态寄存器以读取CC状态。
然后，在步骤S908中，TCPC状态控制器92确定连接确认状态是否持续达tCCDebounce时段。当连接确认状态并未持续达tCCDebounce时段(在S908中为“否”)，那么TCPC状态控制器92向TCPC82传输用以转变为“应用Rp”状态或“应用Rd”状态的指令(步骤S909)。状态机然后通过“维持状态”(图3)转变为“应用Rp”或“应用Rd”状态。另一方面，当连接确认状态持续达tCCDebounce时间时(在S908中为“是”)，TCPC状态控制器92向TCPC82传输用以转变为已连接状态的指令(步骤S910)。具体地，TCPC状态控制器92访问TCPC82的CC状态寄存器以写入控制内容。这使得状态机通过“MAINTAIN_STATE”转变为“Attached.Snk”状态或“Attached.Src”状态(图3)。TCPM90在“Attached.Snk”或“Attached.Src”状态下执行操作(步骤S912)。
假定当状态机处于“Attached.Snk”或“Attached.Src”状态时，USB端口与相对设备未连接。在这种情况下，状态机转变为“Disconnected_As_Snk”或“Disconnected_As_Src”状态。此时，TCPC82向TCPM90通知对VbusSinkDisconnected的检测或CC信号状态的改变(步骤S914)。TCPC82然后断开VBUS并且释放VBUS(步骤S916)。TCPM90(TCPC状态控制器92)接收通知，并向TCPC82传输将状态改变为“应用Rd”的指令(步骤S918)。这使得状态机通过“维持状态”(图3)转变为“应用Rd”状态。状态机然后在“应用Rp”与“应用Rd”状态之间切换。
作为上述的比较示例，在TCPCI规范中，TCPM90(TCPC状态控制器92)通过I2C总线2访问TCPC82寄存器，从而将状态机转变为已连接状态。此时，通过经由I2C总线2在TCPC82与TCPM90之间执行通信，从而通信时间可以增加。因此，由于通信时间随着端口数目的增加而进一步增加，因此难以增加根据比较示例的系统中的端口数目。另一方面，在用于Type-A连接器的AC适配器中，存在具有多于四个端口的许多产品。因此，即使在Type-C产品中，也期望增加端口数目。
另一方面，本实施例如上述那样进行配置，使得TCPC100可以在连接USB端口的处理中将状态机改变为已连接状态。换言之，本实施例允许状态机在TCPM10未干预对USB端口进行的连接处理的情况下转变为已连接状态。这使得能够减少通过I2C总线2的通信时间。相应地，在对USB端口的连接处理中，本实施例可以减少对USB端口进行连接处理所花费的时间量。因此，即使端口的数目增加，也能够抑制处理时间的增加。
第一实施例的控制器110使用定时器112来测量USB端口连接到USB端口的连接确认状态的持续时间。然后，当持续时间已经经过预定第一时间段(tCCDebounce时段)时，控制器110将连接状态转变为已连接状态。这允许TCPC100在没有TCPM10干预的情况下高效地将状态机转变为已连接状态。
当与USB端口的连接在连接确认状态的持续时间经过第一时间之前断开时，关于第一实施例的控制器110将连接状态转变为未连接状态。这允许状态机在没有TCPM10干预的情况下进入未连接状态。因此，即使在状态机转移到未连接状态时，也可以减少通过I2C总线2的通信时间。
(根据本实施例的其他状态机的示例)
图9至图12是示出了根据第一实施例的在半导体系统1中实现的状态转变图的另一示例图。在图9至图12中所图示的状态转变图中，根据情况省略了对与本实施例无关的状态和转变的描述。
图9图示了符合Type-C规范的DRP设备的状态转变图。状态机(已连接状态)以规则间隔在“Unattached.SNK”状态St201与“Unattached.SRC”状态St202之间交替地转变。即，状态机以规则间隔在“Unattached.SNK”状态St201与“Unattached.SRC”状态St202之间切换状态。“Unattached.SNK”状态和“Unattached.SRC”状态对应于上文所描述的“未连接状态”。“Unattached.SNK”状态St201是CC信号自身的CC信号被控制为连接至Rd信号的状态。在“Unattached.SRC”状态St202中，其自身的CC信号被控制为连接至Rp信号。
假定当状态机处于“Unattached.SNK”状态St201时，具有源功能的相对设备连接到USB端口，并且对CC信号的电位如上述那样进行分压。在这种情况下，如上文所述，状态机转变为“AttachWait.SNK”状态St211。“AttachWait.SNK”状态对应于上文所描述的“连接确认状态”。此时，如上文所述，控制器110通过使用定时器112来测量从转变为“AttachWait.SNK”状态St211之后的时间。在这种状态下，当具有源功能的相对设备与USB端口分离时，状态机在控制器110的控制下转变为“Unattached.SRC”状态St202。另一方面，CC信号的电位处于分压的状态持续达第一时间(tCCDebounce)时，检测到VBUS线的电压。在这种情况下，在控制器110的控制下，状态机转变为“Attached.SNK”状态St221。“Attached.SNK”状态对应于上文所描述的“已连接状态”。另外，在这种状态下，当未检测到VBUS线的电压并且检测到与具有源功能的相对设备未连接时，状态机转变为“Unattached.SNK”状态St201。
另一方面，假定当状态机处于“Unattached.SRC”状态St202时，具有宿功能的相对设备连接到USB端口，并且对CC信号的电位如上述那样进行分压。在这种情况下，如上文所述，状态机转变为“AttachWait.SRC”状态St212。“AttachWait.SRC”状态对应于上文所描述的“连接确认状态”。此时，如上文所述，控制器110通过使用定时器112来测量从转变为“AttachWait.SNK”状态St211之后的时间。在这种状态下，当具有同步功能的相对设备从USB端口移除时，状态机在控制器110的控制下转变为“Unattached.SNK”状态St201。另一方面，CC信号的电位处于分压的状态持续达第一时间(tCCDebounce)，假定VBUS线的电压已为vSafe0V。在这种情况下，在控制器110的控制下，状态机转变为“Attached.SRC”状态St222。“Attached.SRC”状态对应于上文所描述的“已连接状态”。在这种情况下，当检测到与具有同步功能的相对设备的连接释放时，状态机转变为“Unattached.SNK”状态St201。
图10至图11图示了与TCPCI规范对应的Try.SRC设备的状态转变图。图10示出了直到连接状态转变为已连接状态为止的状态转变图。此处，Try.SRC设备是在连接至其他DRP设备时充当源的DRP设备。尽管在图10和图11中示出了Try.SRC设备的示例，但同样适用于Try.SNK设备。此处，Try.SNK设备是在连接至其他DRP设备时充当宿的DRP设备。
注意，图10中所示的“应用Rd”状态St301和“应用Rp”状态St302分别与图2中所示的St101和St102基本相同。图10中所示的“Potential_Connect_As_Snk”状态St311与图2中所示的St111基本相同。此外，图10中所示的“Potential_Connect_As_Src”状态St312与图2中所示的St112基本相同。图10中所示的“Attached.Snk”状态St321与图2中所示的St121基本相同。图10中所示的“Attached.Src”状态St322与图2中所示的St122基本相同。
此外，图10中所示的St301与St302之间的转变与图2中所示的St101与St102之间的转变基本类似。图10中所示的从St301到St311的转变与图2中所示的从St102到St112的转变基本相同。图10中所示的从St302到St312的转变与图2中所示的从St102到St112的转变基本相同。
图10中所示的从St311到St302的转变与图2中所示的从St111到St102的转变基本相同。图10中所示的从St312到St301的转变与图2中所示的从St112到St101的转变基本相同。图10中所示的从St312到St322的转变与图2中所示的从St112到St122的转变基本相同。
假定当状态机处于“Potential_Connect_As_Snk”状态St311时，CC信号的电位处于分压的状态持续达tCCDebounce时段，并且检测到VBUS线的电压。此时，在控制器110的控制下，状态机转变为“Try.SRC”状态St316。在该St316中，TCPC100将检查连接至USB端口的相对设备是否具有宿功能。此外，在该St316中，设备将电阻器Rp连接至CC信号，并且状态机确认相对设备是否建立了Rd连接。即，控制器110在其为St311(CC信号的电位处于分压的状态持续达tCCDebounce时段)时确定是否检测到VBUS线的电压。然后，CC信号的电位处于分压的状态持续达tCCDebounce时段，当检测到VBUS线的电压时，控制器110将连接状态转变为相对设备确认状态(St316)。
当状态机处于“Try.SRC”状态St316时，在tTryCCDebounce时段期间将相对设备的CC信号进行Rd连接，以对电位进行分压，并且检测到宿。此时，在控制器110的控制下，状态机转变为“Attached.Src”状态St322。即，在St316时，控制器110在检测到相对设备具有受电功能(特定功能；第一功能)的状态持续达tTryCCDebounce时段(第二时间)时，将连接状态转变为已连接状态。
另一方面，当状态机处于“Try.SRC”状态St316时，假定在已经经过tDRPTry时段且VBUS线的电压为vSafe0V之后未检测到任何宿。此时，在控制器110的控制下，状态机转变为“TryWait.SNK”状态St318。在该St318中，状态机等待USB端口作为宿进行连接。即，在St316时，控制器110在经过tDRPTry时间(第三时间)之后，未检测到相对设备侧具有受电功能时，连接状态转变为“TryWait.SNK”。换言之，在St316时，控制器110在经过第三时间之后，未检测相对设备侧具有特定功能时，将连接状态转变为“特定功能备用状态”。“特定功能备用状态”是USB端口等待特定功能的状态。
在该St318中，设备将CC信号连接至电阻器Rd，并且状态机确定相对设备是否建立了Rp连接。在该St318中，在tCCDebounce时段中，假设相对设备的CC信号被连接为Rp连接，电位处于分压状态，持续检测源，并且然后检测到VBUS线的电压。此时，在控制器110的控制下，状态机转变为“Attached.Snk”状态St321。另一方面，在St318中，当在tPDDebounce时段期间未检测到任何源时，状态机在控制器110的控制下转变为“应用Rd”状态St301。换言之，在St318时，控制器110在检测到相对设备侧具有供电功能的状态持续达tCCDebounce时段时，将连接状态转变为“已连接状态”。另一方面，在St318时，控制器110在未检测到相对设备侧具有受电功能的状态持续达tPDDebounce时段(第四时间)时，将连接状态转变为“未连接状态”。
图11示出了从已连接状态到未连接状态的状态转变图。图11中所示的“Disconnected_As_Snk”状态St331与图3中所示的St131基本相同。图11中所示的“Disconnected_As_Src”状态St332与图3中所示的St132基本相同。
图11中所示的从St321到St331的转变与图2中所示的从St121到St131的转变基本相同。图11中所示的从St322到St332的转变与图2中所示的从St122到St132的转变基本相同。图11中所示的从St331到St301的转变与图2中所示的从St131到St101的转变基本相同。当状态机转变为“Disconnected_As_Src”状态St332时，其无条件地转变为“TryWait.SNK”状态St318。
图12图示了与Type-C规范对应的Try.SRC设备的状态转变图。注意，图12中所示的“Unattached.SNK”状态St401和“Unattached.SRC”状态St402分别与图9中所示的St201和St202基本相同。图12中所示的“AttachWait.SNK”状态St411与图9中所示的St211基本相同。图12中所示的“AttachWait.SRC”状态St412与图9中所示的St212基本相同。图12中所示的“Attached.SNK”状态St421与图9中所示的St221基本相同。图12中所示的“Attached.SRC”状态St422与图9中所示的St222基本相同。
图12中所示的St401与St402之间的转变与图9中所示的St201与St202之间的转变基本相同。图12中所示的从St401到St411的转变与图9中所示的从St201到St211的转变基本相同。图12中所示的从St402到St412的转变与图9中所示的从St202到St212的转变基本相同。
图12中所示的从St411到St402的转变与图9中所示的从St211到St202的转变基本相同。图12中所示的从St412到St401的转变与图9中所示的从St212到St201的转变基本相同。图12中所示的从St412到St422的转变与图9中所示的从St212到St222的转变基本相同。图12中所示的从St421到St401的转变与图9中所示的从St221到St201的转变基本相同。
假设当状态机处于“AttachWait.SNK”状态St411时，CC信号的电位持续达tCCDebounce时段时，并且检测到VBUS线的电压。此时，在控制器110的控制下，状态机转变为“Try.SRC”状态St416。在该St416中，TCPC100将检查连接至USB端口的相对设备是否具有宿功能。
当状态机处于“Try.SRC”状态St416时，相对设备的CC信号在tTryCCDebounce时段期间为Rd连接，以对电位进行分压，并且检测到宿。此时，在控制器110的控制下，状态机转变为“Attached.SRC”状态St422。
另一方面，当状态机处于“Try.SRC”状态St416时，在tDRPTry时段中未检测到任何宿，并且VBUS线的电压为vSafe0V。此时，在控制器110的控制下，状态机转变为“TryWait.SNK”状态St418。在该St418中，状态机等待USB端口作为宿进行连接。
在该St418中，在tCCDebounce时段中，相对设备的CC信号处于Rp连接状态，电位被分压情况下，连续检测源，检测到VBUS线的电压。此时，在控制器110的控制下，状态机转变为“Attached.SNK”状态St421。另一方面，在St418中，当在tPDDebounce时段期间未检测到任何源时，状态机在控制器110的控制下转变为“Unattached.SNK”状态St401。
因此，通过在TCPC100中设置控制器110，可以由TCPC100在没有TCPM10干预的情况下执行任何状态机中的状态转变。这使得能够减少通过I2C总线2的通信时间。相应地，针对相对于任何状态机的半导体系统1，本实施例可以在对USB端口的连接处理期间，减少用于对USB端口的连接处理的处理时间。因此，即使端口的数目增加，也可以抑制处理时间被应用于图像。
在Try.SNK设备的情况下，上文所描述的特定功能(第一功能)可以是供电功能。然后，控制器110执行针对“Try.SNK”状态的处理，而非上文所描述的针对“Try.SRC”状态的处理。类似地，控制器110执行针对“TryWait.SRC”状态的处理，而非上文所描述的针对“TryWait.SNK”状态的处理。
(第二实施例)
接下来，将描述第二实施例。第二实施例中的半导体系统与第一实施例中的半导体系统的不同之处在于：TCPC100控制供电电路系统。其余的配置与根据第一实施例的配置基本相同。
图13是示出了根据第二实施例的半导体系统1的配置图。根据第二实施例的半导体系统1包括TCPM10和端口IC20。TCPM10和端口IC20经由I2C总线2通信地连接。用于第二实施例的TCPM10的配置与用于第一实施例的TCPM10的配置基本相同。针对每个USB端口设置端口IC20。端口IC20处理相对应的USB端口。
端口IC20包括TCPC100和供电电路22。根据第二实施例的TCPC100的配置与根据第一实施例的TCPC100的配置基本相同。供电电路22执行受电和供电中的至少一个。当连接状态转变为已连接状态时，TCPC100的控制器110控制供电电路22。在本实施例中，控制器110将连接状态转变为已连接状态，使得控制器110可以直接控制供电电路22而非TCPM10电路。
具体地，当连接状态转变为“Attached.SNK”状态时，控制器110控制供电电路22，以便对供电电路22进行受电处理)。在这种情况下，供电电路22在控制器110的控制下，接通VBUS受电电路的开关，以使能VBUS受电电路。因此，其上安装有半导体系统1的设备，从相对设备供应电力。
进一步地，当连接状态转变为“Attached.SRC”状态时，控制器110控制供电电路22，以便对供电电路22供电。在这种情况下，供电电路22在控制器110的控制下，将VBUS输出至相对设备。此外，当支持VCONN时，供电电路系统22将VCONN输出至线缆。
在图13中，示出了供电电路22被并入端口IC20中的示例，本实施例不限于这种配置。供电电路22可以不内置于端口IC20中，但可以在端口IC20的外部。在这种情况下，供电电路22可以经由栅极控制信号线等连接到端口IC20(TCPC100)。控制器110在连接状态转变为已连接状态时，将控制信号经由总线传输至供电电路22。供电电路22接收控制信号，根据该控制信号来执行受电处理或供电处理。
与根据第一实施例的半导体系统1类似，根据第二实施例的半导体系统1能够将状态机转变为已连接状态，而无需在对USB端口的连接处理中涉及TCPM10。这使得能够减少通过I2C总线2的通信时间。因此，第二实施例的半导体系统1可以具有与第一实施例上的那些设备基本相同的效果。
进一步地，根据第二实施例的半导体系统1，如上文所描述，设置在TCPC100上的控制器110控制供电电路22。换言之，在根据第二实施例的半导体系统1中，TCPC100可以在不涉及TCPM10的情况下直接控制供电电路22。因此，与TCPM10控制供电电路22时相比，可以有效地控制供电电路22。换言之，与TCPM10控制供电电路系统22时相比，可以有效地执行受电处理或供电处理。
(第三实施例)
接下来，将描述第三实施例。第三实施例与其他实施例的不同之处在于考虑了更新Type-C规范或TCPCI规范(在下文中被称为“Type-C规范”等)。换言之，可以在将根据本实施例的半导体系统1安装在半导体系统1上之后更新Type-C规范等。在这种情况下，可以执行状态机中的状态添加、转变条件的改变等。根据第三实施例的半导体系统1被配置为能够处理这种情况。
图14是示出了根据第三实施例的半导体系统1的配置的图。类似于与第一实施例相关的半导体系统1，与第三实施例相关的半导体系统1具有TCPM 10和TCPC 100。TCPM 10包括接口12、连接检测单元14以及状态控制器16。第三实施例所需的TCPM 10与其他实施例的TCPM 10的不同之处在于，TCPM 10具有状态控制器16。根据第三实施例的TCPM 10的其他配置与根据其他实施例的TCPM 10的配置基本相同。状态控制器16在从TCPC100接收到通知时，执行与TCPC状态控制器92基本相同的处理。稍后将描述细节。
TCPC 100具有CC逻辑102、VBUS电压检测器104、接口106以及控制器110。控制器110包括定时器112和寄存器114。第三实施例所需的TCPC 100与其他实施例的TCPC 100的不同之处在于，控制器110具有寄存器114。根据第三实施例的TCPC 100的其他配置与根据其他实施例的TCPC 100的配置基本相同。寄存器114在状态机中设置预定状态(第一状态)。当更新Type-C规范等时，寄存器114中设置的第一状态(设置状态)对应于与在状态机中改变后的状态或转变条件有关的状态。稍后将描述细节。
图15是示出了根据第三实施例的由控制器110执行的控制方法的流程图。控制器110在寄存器114中设置预定状态(步骤S300)。此处，如果在状态机中添加状态，那么设置状态可以是来自所添加的状态转变的状态。另外，在状态机中，当从一种状态到另一种状态的转变条件改变时，设置状态可以是作为改变后的转变条件的转变源的状态。
控制器110确定已连接状态(状态机)是否已经转变为设置状态(步骤S302)。当状态转移到设置状态时(在S302中为“是”)，控制器110使状态机停止(步骤S304)。即，在连接状态转变为第一状态时，控制器110具有使状态机停止的功能。
在步骤S306中，控制器110将指示状态机已经停止的通知传输至外部。即，控制器110具有向外部通知状态机已经停止的功能。当TCPM 10经由I2C总线2接收该通知时，TCPM10中的处理开始。具体地，状态控制器16控制在更新后的Type-C规范等中的改变后的状态或转变条件。
在步骤S308中，控制器110确定上述的TCPM 10中的处理是否完成。当TCPM 10中的处理完成时(在S308中为“是”)，控制器110根据由状态控制器16控制的状态或转变条件的转变目的地的状态来重新启动状态机(步骤S310)。因此，控制器110可以以与上述的实施例相同的方式执行与尚未改变的状态或转变条件相关的控制。
将描述特定示例。例如，在图10中所示的状态转变图(状态机)中，假定在“Try.SRC”状态St316与“TryWait.SNK”状态St318之间新添加了状态。在这种情况下，控制器110将寄存器114中的“Try.SRC”状态St316设置为设置状态(S300)。当连接状态转变为“Try.SRC”状态St316时(S302中为“是”)，控制器110使状态机停止(S304)。在这种情况下，在S306中当TCPM 10从控制器110接收传输的通知时，状态控制器16执行与新添加的状态相关的控制。当TCPM 10中的处理完成时(在S308中为“是”)，控制器110根据所添加的状态转变的状态来重新启动状态机(S310)。即，控制器110根据“TryWait.SNK”状态St318来重新启动状态机。
另外，例如，在图10中所示的状态转变图(状态机)中，假定用于从“TryWait.SNK”状态St318转变为“应用Rd”状态St301的转变条件改变。在这种情况下，控制器110将寄存器114中的“TryWait.SNK”状态St318设置为设置状态(S300)。当连接状态转变为“TryWait.SNK”状态St318时(S302中为“是”)，控制器110使状态机停止(S304)。在这种情况下，在S306中当TCPM 10从控制器110接收传输的通知时，状态控制器16执行用于确定改变后的转变条件的处理。当TCPM 10中的处理完成时(在S308中为“是”)，控制器110根据转变条件被改变的状态来重新启动状态机(S310)。即，控制器110根据“应用Rd”状态St301来重新启动状态机。
与根据第一实施例的半导体系统1类似，根据第三实施例的半导体系统1能够将状态机转变为已连接状态，而不在USB端口中的连接处理中涉及TCPM 10。这使得能够减少通过I2C总线2的通信时间。因此，第三实施例的半导体系统1可以具有与第一实施例相关的那些设备基本相同的效果。
如上文所述，在第三实施例中，当连接状态转变为设置状态(第一状态)时，控制器110使状态机停止，并且将状态机已经停止的通知传输至外部。因此，当更新Type-C规范时，TCPM10可以控制改变后的状态或转变条件。因此，即使更新了Type-C规范，也没有必要重新实现安装于TCPC 100上的硬件控制器110。
如上文所述，在第三实施例中，当TCPM 10中的处理完成时，控制器110根据由状态控制器16控制的状态(已连接状态)、或转变条件的转变目的地的状态来重新启动状态机。因此，TCPC100可以继续处理尚未改变的状态或转变条件。因此，即使在更新了Type-C规范等时，根据第三实施例的半导体系统1也可以展现出根据第一实施例的半导体系统1的效果。
如上文所描述，根据第三实施例的控制器110包括用于对设置状态进行设置的寄存器114。因此，当更新了Type-C规格时，可以任意地设置改变后的部分的原始状态。因此，根据本实施例的半导体系统1可以被灵活地应用于任何更新(诸如Type-C规范)。
(修改示例)
例如，在图2、图3以及图9至图12中示出了在根据本实施例的TCPC100中实现的状态机的示例。然而，由根据本实施例的TCPC100实现的状态机不限于图2、图3以及图9至图12中所图示的状态机。
尽管已经基于实施例具体地描述了本发明人所做出的本发明，但本发明不限于已经描述的实施例，而且不用说，在不脱离本发明的主旨的情况下可以进行各种修改。

Claims (20)

1.一种半导体系统，包括：
端口控制器，被配置为控制通用串行总线USB端口；以及
端口管理器，被配置为控制所述端口控制器，并且经由总线连接至所述端口控制器，
其中，所述端口控制器包括：
状态机，被配置为实现所述USB端口中的连接状态的转变；以及
控制器，被配置为控制所述状态机中的转变，并且在所述连接状态转变为已连接状态时，输出已连接状态转变通知，所述已连接状态为电稳定连接的所述连接状态下的状态，
其中，所述端口管理器包括连接检测单元，所述连接检测单元被配置为接收所述已连接状态转变通知，并且检测所述USB端口的连接，以及
其中，所述端口管理器根据由所述连接检测单元检测到的连接来执行处理。
2.根据权利要求1所述的半导体系统，其中，所述总线是集成电路间I2C总线。
3.根据权利要求1所述的半导体系统，
其中，所述控制器进一步包括定时器，以及
其中，所述控制器通过使用所述定时器来测量与所述USB端口建立连接的连接确认状态的持续时间，并且当所述持续时间经过预定第一时间时，所述控制器将所述连接状态转变为已连接状态。
4.根据权利要求3所述的半导体系统，其中，当与所述USB端口的所述连接在所述连接确认状态的所述持续时间经过所述第一时间之前被释放时，所述控制器将所述连接状态转变为未建立与所述USB端口的所述连接的未连接状态。
5.根据权利要求3所述的半导体系统，
其中，所述控制器测量所述连接确认状态的持续时间，以及
当所述持续时间经过所述第一时间时，所述控制器将所述连接状态转变为相对设备确认状态，以用于确认连接至所述USB端口的相对设备是否具有预定第一功能，并且当所述相对设备确认状态持续达预定第二时间时，所述控制器将所述连接状态转变为所述已连接状态。
6.根据权利要求1所述的半导体系统，其中，当所述连接状态转变为所述已连接状态时，所述控制器控制被配置为执行受电和供电中的至少一个的供电电路。
7.根据权利要求1所述的半导体系统，其中，所述控制器在所述连接状态转变为预定第一状态时使所述状态机停止，并且将指示所述状态机已经停止的通知传输至外部。
8.根据权利要求7所述的半导体系统，其中，在所述控制器将所述通知传输至外部之后，所述控制器根据由所述端口管理器控制的所述连接状态的转变目的地的所述连接状态、或由所述端口管理器控制的转变条件的所述转变目的地的所述连接状态，来重新启动所述状态机。
9.根据权利要求7所述的半导体系统，其中，所述控制器进一步包括用于设置所述第一状态的寄存器。
10.一种半导体器件，包括：
状态机，被配置为实现通用串行总线USB端口中的连接状态的转变；以及
控制器，被配置为控制状态机中的转变，并且在所述连接状态转变为已连接状态时，输出已连接状态转变通知，所述已连接状态为电稳定连接的所述连接状态下的状态。
11.根据权利要求10所述的半导体器件，
其中，所述控制器进一步包括定时器，以及
其中，所述控制器测量通过使用所述定时器与所述USB端口建立连接的连接确认状态的持续时间，并且当所述持续时间经过预定第一时间时，所述控制器将所述连接状态转变为已连接状态。
12.根据权利要求11所述的半导体器件，
当与所述USB端口的所述连接在所述连接确认状态的所述持续时间经过所述第一时间之前被释放时，所述控制器将所述连接状态转变为未建立与所述USB端口的所述连接的未连接状态。
13.根据权利要求11所述的半导体器件，
其中，所述控制器测量所述连接确认状态的持续时间，以及
当所述持续时间经过所述第一时间时，所述控制器将所述连接状态转变为相对设备确认状态，所述相对设备确认状态用于确认连接至所述USB端口的相对设备是否具有预定第一功能，并且当所述相对设备确认状态持续达预定第二时间时，所述控制器将所述连接状态转变为所述已连接状态。
14.根据权利要求11所述的半导体器件，其中，当所述连接状态转变为所述已连接状态时，所述控制器控制被配置为执行受电和供电中的至少一个的供电电路。
15.根据权利要求10所述的半导体器件，其中，所述控制器在所述连接状态转变为预定第一状态时使所述状态机停止，并且将指示所述状态机已经停止的通知传输至外部。
16.根据权利要求15所述的半导体器件，其中，在所述控制器将所述通知传输至外部之后，
所述控制器根据由经由总线连接至半导体器件的所述端口管理器控制的所述连接状态的所述转变目的地的所述连接状态、或由所述端口管理器控制的所述转变条件的所述转变目的地的所述连接状态，来重新启动所述状态机。
17.根据权利要求16所述的半导体器件，其中，所述总线是集成电路间I2C总线。
18.根据权利要求15所述的半导体器件，其中，所述控制器进一步包括用于设置所述第一状态的寄存器。
19.一种半导体器件，包括：
接口，被配置为连接至经由总线控制通用串行总线USB端口的端口控制器，以及
连接检测器，被配置为从所述端口控制器接收传输的通知，并且检测所述USB端口的连接，以及
其中，所述半导体器件根据由所述连接检测器检测到的所述连接来执行处理。
20.根据权利要求19所述的半导体器件，其中，所述总线是集成电路间I2C总线。
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