TYPEC接口定義

1、type-c工作原理一、type-c簡介以及歷史自1998年以來，usb發(fā)布至今，usb已經(jīng)走過20個年頭有余了。在這20年間，usb-if組織發(fā)布n種接口狀態(tài)，包括a口、b口、mini-a、mini-b、micro-a、micro-b等等接口形態(tài)，由于各家產(chǎn)品的喜好不同，不同產(chǎn)品使用不同類型的插座，因此悲劇來了，我們也要常備n中不明用途的接口轉(zhuǎn)接線材。圖1 usb協(xié)議發(fā)布時間節(jié)點而對于type-c來說，看起來usb標準化組織也是意識到統(tǒng)一和標準化問題，在定義標準時，除了硬件接口定義上，還增加了一部分“個性化”特點。分別是什么呢？1.1 定義了全新的接口形態(tài)接口大小跟micro usb相近，約

2、為8.3mm x 2.5mm，支持正反插，同時也規(guī)范了對應的線材，接口定義如下（線材端只有一對usb2.0 data）：在插座定義上，定義了如下兩種插座：a）全功能的type-c插座，可以用于支持usb2.0、usb3.1、等特性的平臺和設(shè)備。b）usb 2.0 type-c插座，只可以用在支持usb2.0的平臺和設(shè)備上。在插頭定義上，定義了如下三種插頭：a）全功能的type-c插頭，可以用于支持usb2.0、usb3.1、等特性的平臺和設(shè)備。b）usb 2.0 type-c插頭，只可以用在支持usb2.0的平臺和設(shè)備上。c）usb type-c power-only插頭，用在那些只需要供電設(shè)

3、備上（如充電器）。在線纜定義上，定義了如下三種線纜：a）兩端都是全功能type-c插頭的全功能type-c線纜。b）兩端都是usb 2.0 type-c插頭的usb 2.0 type-c線纜。c）只有一端是type-c插頭（全功能type-c插頭或者usb 2.0 type-c插頭）的線纜。還定義了n種為了兼容舊設(shè)備的線纜：a）一種線纜，一端是全功能的type-c插頭，另一端是usb 3.1 type-a插頭。b）一種線纜，一端是usb 2.0 type-c插頭，另一端是usb 2.0 type-a插頭。c）一種線纜，一端是全功能的type-c插頭，另一端是usb 3.1 type-b插頭。d

4、）一種線纜，一端是usb 2.0 type-c插頭，另一端是usb 2.0 type-b插頭。e）一種線纜，一端是usb 2.0 type-c插頭，另一端是usb 2.0 mini-b插頭。f）一種線纜，一端是全功能的type-c插頭，另一端是usb 3.1 micro-b插頭。g）一種線纜，一端是usb 2.0 type-c插頭，另一端是usb 2.0 micro-b插頭。h）一種適配器，一端是全功能的type-c插頭，另一端是usb 3.1 type-a插座。i）一種適配器，一端是usb 2.0 type-c插頭，另一端是usb 2.0 micro-b插座。以上這些線材，我們知道，type

5、-a接的是host，所以轉(zhuǎn)接線中，cc引腳需要接上拉電阻。type-b接的是device，因此cc引腳需要接下拉電阻。其中，具備全功能的type-c應該具備e-marker功能，由于具備e-marker，線纜能夠被讀到其帶電流的能力、特性、線材id等等。e-marker的供電電源來自于vconn，如何知道線纜需要vconn呢？線纜會通過下拉的電阻ra，source檢測到之后會提供vconn。1.2傳輸速率，供電效能最大傳輸速度10gb/s,即是usb 3.1 gen2標準，也支持4 lane dp模式，傳輸高清圖像，在供電部分，最大可以支持100w（20v/5a）1.3 “個性化”協(xié)商機制由于

6、端口一致，線材兩端接口也一直，為了能夠區(qū)分兩端usb設(shè)備的角色（host/device），必須有一套協(xié)商機制，便于進行角色確認，這部分通過cc(configuration channel)管腳進行設(shè)置。后面隨著pd規(guī)范的面世，cc腳開始被用來做簡單的半雙工通信，用來完成power供給的協(xié)商1.4 強悍的一統(tǒng)天下的態(tài)勢由于type-c的擴展功能（sbu1/sbu2），大部分配件諸如耳機、視頻接口、debug接口等等都可以實現(xiàn)兼容設(shè)計，成功逆襲以往所有的usb標準，成功上位！二、type-c port的data role、power role2.1 type-c的 data role在usb2.0

7、端口，usb根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚨x了host/device/otg三種角色，其中otg即可作為host，也可作為device，在type-c中，也有類似的定義，只是名字有了些許修改。如下所示：（1）dfp(downstream facing port)：下行端口，可以理解為host或者是hub，dfp提供vbus、vconn，可以接收數(shù)據(jù)。在協(xié)議規(guī)范中dfp特指數(shù)據(jù)的下行傳輸，籠統(tǒng)意義上指的是數(shù)據(jù)下行和對外提供電源的設(shè)備。（2）ufp（upstream facing port）：上行端口，可以理解為device，ufp從vbus中取電，并可提供數(shù)據(jù)。典型設(shè)備是u盤，移動硬盤。（3）drp（du

8、al role port）：請注意drp分為drd(dual role data)/drp(dual role power)雙角色端口，類似于以前的otg，drp既可以做dfp(host)，也可以做ufp(device)，也可以在dfp與ufp間動態(tài)切換。典型的drp設(shè)備是筆記本電腦。設(shè)備剛連接時作為哪一種角色，由端口的power role（參考后面的介紹）決定；后續(xù)也可以通過switch過程更改（如果支持usb pd協(xié)議的話）。2.2 type-c的power role根據(jù)usb port的供電（或者受電）情況，usb type-c將port劃分為source、sink等power角色如下圖

9、顯示常用設(shè)備的data role和power rolepower role 詳細可以分為：a）source onlyb）默認source，但是偶爾能夠通過pd swap切換為sink模式c）sink onlyd）默認sink，但是偶爾能夠通過pd swap切換為source模式e）source/sink 輪換f）sourcing device （能供電的device，顯示器）g）sinking host（吃電的host，筆記本電腦）三、type-c的data/power role識別協(xié)商/alt modeusb type-c的插座中有兩個cc腳，以下的角色檢測，都是通過cc腳進行的，但是對于插

10、頭、或者線纜正常只有一個cc引腳，兩個端口連接在一起之后，只存在一個cc引腳連接，通過檢測哪一個cc有連接，就可以判斷連接的方向。如果usb線纜中有需供電的器件，其中一個cc引腳將作為vconn供電。3.1 cc引腳有如下作用：a）檢測usb type-c端口的插入，如source接入到sinkb）用于判斷插入方向，翻轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)鏈路c）在兩個連接的port之間，建立對應的data roled）配置vbus，通過下拉電阻判斷規(guī)格，在pd協(xié)商中使用，為半雙工模式e）配置vconnf）檢測還有配置其他可選的配置模式，如耳機或者其他模式3.2 連接方向、data role、power role角色檢測3.

11、2.1 sourcesink connection如圖所示，source端cc引腳為上拉，sink端cc引腳為下拉。握手過程為接入后檢測到有效連接（即一端為host一端為device），隨后檢測線材供電能力，再進行usb枚舉。如下圖指示了source端，在連接sink之前，cc1和cc2的框圖模型：a）source端使用一個mosfet去控制電源，初始狀態(tài)下，fet為關(guān)閉狀態(tài)b）source端cc1/cc2均上拉至高電平，同時檢測是否有sink插入，當檢測到有rd下拉電阻時，說明sink被檢測到。rp的阻值表明host能夠提供的功率水平。c）source端根據(jù)cable中哪一個cc引腳為rd下

12、拉，去翻轉(zhuǎn)usb的數(shù)據(jù)鏈路，同時決定另外一個cc引腳為vconnd）在此之后，source打開vbus，同時vconn供電e）source可以動態(tài)調(diào)整rp的值，去表示給sink的電流發(fā)送變化，告知sink最大可以使用的電流f）source會持續(xù)檢測rd的存在，一旦連接斷開，電源將會被關(guān)閉g）如果source支持高級功能（pd或者alternate mode），將通過cc引腳進行通信如下圖指示了sink端cc1和cc2框架：a）sink的兩個cc引腳均通道rd下拉到gndb）sink通過檢測vbus，來判斷source的連接與否c）sink通過cc引腳上拉的特性，來檢測目前的usb通信鏈路（翻轉(zhuǎn)

13、）d）sink可選地去檢測rp的值，去判斷source可提供的電流。同時管理自身的功耗，保證不超過source提供的最大范圍e）同樣的，如果支持高級功能，通過cc引腳進行通信。如下圖指示drp的cc引腳在鏈接之前的架構(gòu)：a）當作為source存在的時候，drp使用mosfet控制vbus供電與否b）drp使用switch去切換自身身份作為source，或者是sinkc）drp存在一套機制，分三種情況，去決定自身是sink或者是source，去建立兩者間彼此的角色。情況1：不使用pd swap，隨機變成source/sink中的任意一個，cc腳波形為方波情況2：自身傾向于作為source，執(zhí)行t

14、ry.src，問對面能不能做sink呀，我做source情況3：與情況2相反，自身傾向作為sink，執(zhí)行try.snk，你做source，我做小弟當然還存在source&source，sink&sink這種搞基模式，唯一的結(jié)果就是一直停留在unattached.snk/unattached.src，無法終成眷屬。3.3 type-c的其他模式3.3.1 display port alternate mode系統(tǒng)會通過usb pd協(xié)議中vdms的信息通信（cc引腳通信），去告知支持display port模式。在這個模式當中，usb superspeed 信號允許部分傳輸usb，

15、部分傳輸dp信號。3.3.2 audio adapter accessory mode如下圖，為3.5mm音頻輸入口轉(zhuǎn)type-c端口，usb2.0鏈路被用來傳輸模擬音頻信號，若帶mic，mic信號則連接在sbu引腳上，在這個模式當中，電源可以提供到500ma電流。host端如何識別到音頻模式呢？把cc引腳和vcon連接，并且下拉電阻小于ra/2(則小于400ohm)，或者分別對地，下拉電阻小于ra(小于800ohm)，則host會識別為音頻模式。3.3.3 debug accessory mode （dam）在dam下，連接軟體和硬體提供可視化調(diào)試和控制的系統(tǒng)，使用較少。四、如何進行數(shù)據(jù)鏈路的切換4.1 純usb3.0以tusb546(dfp)，tusb564(ufp)為例子前者的使用例子如筆記本電腦、后者的使用例子如monitor如下圖，兩端設(shè)備會根據(jù)插入方向，切換數(shù)據(jù)鏈路。圖