USB Type-C接口介紹和CC識別
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USB,是英文Universal Serial Bus(通用串行總線)的縮寫,主要分為Type-A、Mini-A、Micro-A、Type-B、Mini-B、Micro-B、Mini-AB、Micro-AB、Type-C九種接口類型。其中 Type-A接口是扁平的“磚頭式”外形,具有很大的尺寸,常用于主機、U盤等。Mini-A、Mini-B常用于舊式手機充電器、MP4等外設(shè)中。Type-B接口常用于打印機、掃描儀、早期的移動硬盤等產(chǎn)品中。Mini-AB、Micro-AB僅可作為萬能接頭來使用。Micro-A、Micro-B常在車載充電器、數(shù)碼相機等設(shè)備中使用。上述提到的幾種接口類型的共有缺點是既不支持接口方向的正反插,也不支持接口的正反插,這就可能出現(xiàn)使用時插錯、插反而導(dǎo)致接口的損壞乃至設(shè)備的損壞。
而USB-IF在2014年推出的Type-C接口很好地解決了以上問題。Type-C接口具有幾個明顯的優(yōu)勢,首先,更加輕薄化,Type-C接口面積約為8.3mm*2.5mm,能非常好的適應(yīng)便攜式電子設(shè)備和可穿戴設(shè)備輕薄化的設(shè)計理念。其次,Type-C接口支持插頭和線纜方向的正反插入,這一設(shè)計能避免傳統(tǒng)接口插錯、插反造成的線纜或設(shè)備的物理的、電學(xué)的損壞。再次,支持更高的電力傳輸,標(biāo)準(zhǔn)充電功率可達(dá)100W,拓展功率最高可達(dá)240W,相比于傳統(tǒng)Type-A、Type-B接口大幅度提升了電力傳輸能力。另外,其還支持DP Alt Mode視頻傳輸協(xié)議,可以當(dāng)作高清視頻信號的轉(zhuǎn)接線來使用。
1.引腳定義
如下圖所示,USB Type-C插座上有24個引腳,其中電源和地占據(jù)了8個引腳,用于提升電流傳輸能力,剩下16個引腳。USB Type-C為了保證正反都可以插就用了兩組RX/TX,但實際上數(shù)據(jù)傳輸還是只用了一組RX/TX,速度就已經(jīng)達(dá)到10Gb。CC承載了Type-C連接過程中的傳輸方向確認(rèn)和正反插確認(rèn)功能,以及USB PD BCM編碼信號傳輸功能,實現(xiàn)負(fù)載的功能配置。兩根CC線,當(dāng)其中一根CC作為Type-C的配置信號時,另一個CC則作為電纜上E-Marker芯片的供電電源。SBU1和SBU2為輔助信號,在不同的應(yīng)用場景具有不同的用途。例如在ALT MODE模式下進行DP信號傳輸時,作為音頻傳輸通道,在進入Type-C模擬音頻耳機附件模式,則作為麥克風(fēng)信號傳輸通道。

下圖介紹了USB Type-C插頭功能信號引腳。只有一個用線纜連接的CC引腳是用來建立信號方向,另一個CC引腳被當(dāng)作VCONN用來做驅(qū)動。

VBUS 和GND:電源和地線引腳。其中VBUS是供電端(Source)向用電端(Sink)供電的電壓線。
D+和D-:用于傳輸USB 2.0差分?jǐn)?shù)據(jù)信號,插座中有兩對D+、D-引腳是防止插頭反插或線纜方向反插的冗余設(shè)計,實際只有一對差分?jǐn)?shù)據(jù)信號可供使用。
TX+、TX-和 RX+、RX-:用于高速數(shù)據(jù)(USB3.0/USB3.1/USB3.2)的發(fā)送與接收,插座和插頭均包含兩組TX和RX差分信號是為了允許插頭反插或線纜方向反插而做的冗余化設(shè)計。實際工作中只有一組TX、RX信號建立連接。
VCONN:當(dāng)Type-C接口的插座中的CC1或CC2引腳與插頭中的CC引腳相連接時,則另一個引腳連接VCONN為E-Marker芯片供電,如當(dāng)CC1與CC建立連接時,CC2連接供電VCONN。
SBU1和SBU2:用在一些特定場合中,如外設(shè)模式下可以用來接收外部的模擬音頻信號,未來可能會支持?jǐn)?shù)字音頻。
CC、CC1和CC2:可進行電纜連接和移除檢測、正反插檢測等。實際通訊中只有CC與CC1或CC與CC2這兩組信號中的一組建立連接。其主要用于傳輸電力協(xié)商、模式(外設(shè)模式、替代模式)檢測與確認(rèn)等。
2.端口定義
USB Type-C接口不同于以往USB協(xié)議把設(shè)備進行主機(Host)和設(shè)備(Device)的定義,其根據(jù)數(shù)據(jù)和供電傳輸方向?qū)⒃O(shè)備進行了重新定義。在PD快充通信中,將供電端定義為下行端口(Downstream Facing Port,DFP),將用電端定義為上行端口(Upstream Facing Port,UFP),既可以作DFP也可以作UFP的定義為雙角色端口(Dual Role Port,DRP)。當(dāng)作為供電端時,CC1和CC2分別通過一個電阻Rp,上拉至VCC;當(dāng)作為用電端時,CC1和CC2通過一個電阻Rd下拉至GND。對于雙角色端口,CC1和CC2上會在Rp上拉狀態(tài)和Rd下拉這兩種狀態(tài)中不斷地切換。
用電端下拉電阻Rd固定為5.1KΩ。供電端通過三種方案來廣播不同供電能力,上拉電阻Rp數(shù)值定義如下表所示。

3.CC識別
3.1 OTG

3.2 E-Marker

3.3?Type-C接口耳機
