USB Type-C工作原理解析

显示全部楼层 · 2018-7-25 13:15:53

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自从苹果发布了新MacBook，USB Type-C接口就成为了热议对象。我来从硬件角度解析下这个USB Type-C，以便大家更好的了解USB Type-C的工作原理。
特色
尺寸小，支持正反插，速度快(10Gb)。这个小是针对以前电脑上的USB接口说的，实际相对android机上的microUSB还大了点：
USB Type-C：8.3mmx2.5mm
microUSB：7.4mmx2.35mm
lightning：7.5mmx2.5mm
所以，从尺寸上我看不到USB Type-C在手持设备上的优势。而速度，只能看视频传输是否需要了。
引脚定义

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可以看到，数据传输主要有TX/RX两组差分信号，CC1和CC2是两个关键引脚，作用很多：
• 探测连接，区分正反面，区分DFP和UFP，也就是主从
• 配置Vbus，有USB Type-C和USB Power Delivery两种模式
• 配置Vconn，当线缆里有芯片的时候，一个cc传输信号，一个cc变成供电Vconn
• 配置其他模式，如接音频配件时，dp，pcie时
电源和地都有4个，这就是为什么可以支持到100W的原因。

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不要看着USB Type-C好像能支持最高20V/5A，实际上这需要USB PD，而支持USB PD需要额外的pd芯片，所以不要以为是USB Type-C接口就可以支持到20V/5A。当然，以后应该会出现集成到一起的芯片。
辅助信号sub1和sub2(Side band use)，在特定的一些传输模式时才用。
d+和d-是来兼容USB之前的标准的。
这里说一下，USB3.0只有一组RX/TX，速度是5Gb，USB Type-C为了保证正反都可以插就用了两组，但实际上数据传输还是只用了一组RX/TX,速度就已经达到10Gb了。如果后面升级协议，两组都传的话就和DisplayPort一样20Gb了。
工作流程

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上图DFP (Downstream Facing Port)也就是主，UFP (Upstream Facing Port)为从。除了DFP、UFP，还有个DRP (Dual Role port)，DRP可以做DFP也可以做UFP。当DPR接到UFP，DRP转化为DFP。当DRP接到DFP，DRP转化为UFP。两个DRP接在一起，这时就是任意一方为DFP，另一方为UFP。
在DFP的CC pin有上拉电阻Rp，在UFP有下拉电阻Rd。未连接时，DFP的VBUS是无输出的。连接后，CC pin相连，DFP的CC pin会检测到UFP的下拉电阻Rd，说明连接上了，DFP就打开Vbus电源开关，输出电源给UFP。而哪个CC pin(CC1，CC2)检测到下拉电阻就确定接口插入的方向，顺便切换RX/TX。
电阻Rd=5.1k，电阻Rp为不确定的值，根据前面的图看到USB Type-C有几种供电模式，靠什么来甄别? 就靠Rp的值，Rp的值不一样，CC pin检测到的电压就不一样，然后来控制DFP端执行哪种供电模式。
需要注意的是，上图里画了两个CC，实际上在不含芯片的线缆里只有一根cc线。
含芯片的线缆也不是两根cc线，而是一根cc，一根Vconn，用来给线缆里的芯片供电(3.3V或5V)，这时就cc端没有下拉电阻Rd，而是下拉电阻Ra，800-1200欧。

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