2023 06月16日
作者: 小白哥
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USB Type-C接口介绍和CC识别

USB,是英文Universal Serial Bus(通用串行总线)的缩写,主要分为Type-A、Mini-A、Micro-A、Type-B、Mini-B、Micro-B、Mini-AB、Micro-AB、Type-C九种接口类型。其中 Type-A接口是扁平的“砖头式”外形,具有很大的尺寸,常用于主机、U盘等。Mini-A、Mini-B常用于旧式手机充电器、MP4等外设中。Type-B接口常用于打印机、扫描仪、早期的移动硬盘等产品中。Mini-AB、Micro-AB仅可作为万能接头来使用。Micro-A、Micro-B常在车载充电器、数码相机等设备中使用。上述提到的几种接口类型的共有缺点是既不支持接口方向的正反插,也不支持接口的正反插,这就可能出现使用时插错、插反而导致接口的损坏乃至设备的损坏。

而USB-IF在2014年推出的Type-C接口很好地解决了以上问题。Type-C接口具有几个明显的优势,首先,更加轻薄化,Type-C接口面积约为8.3mm*2.5mm,能非常好的适应便携式电子设备和可穿戴设备轻薄化的设计理念。其次,Type-C接口支持插头和线缆方向的正反插入,这一设计能避免传统接口插错、插反造成的线缆或设备的物理的、电学的损坏。再次,支持更高的电力传输,标准充电功率可达100W,拓展功率最高可达240W,相比于传统Type-A、Type-B接口大幅度提升了电力传输能力。另外,其还支持DP Alt Mode视频传输协议,可以当作高清视频信号的转接线来使用。

1.引脚定义
如下图所示,USB Type-C插座上有24个引脚,其中电源和地占据了8个引脚,用于提升电流传输能力,剩下16个引脚。USB Type-C为了保证正反都可以插就用了两组RX/TX,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。CC承载了Type-C连接过程中的传输方向确认和正反插确认功能,以及USB PD BCM编码信号传输功能,实现负载的功能配置。两根CC线,当其中一根CC作为Type-C的配置信号时,另一个CC则作为电缆上E-Marker芯片的供电电源。SBU1和SBU2为辅助信号,在不同的应用场景具有不同的用途。例如在ALT MODE模式下进行DP信号传输时,作为音频传输通道,在进入Type-C模拟音频耳机附件模式,则作为麦克风信号传输通道。

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下图介绍了USB Type-C插头功能信号引脚。只有一个用线缆连接的CC引脚是用来建立信号方向,另一个CC引脚被当作VCONN用来做驱动。

2.png

VBUS 和GND:电源和地线引脚。其中VBUS是供电端(Source)向用电端(Sink)供电的电压线。

D+和D-:用于传输USB 2.0差分数据信号,插座中有两对D+、D-引脚是防止插头反插或线缆方向反插的冗余设计,实际只有一对差分数据信号可供使用。

TX+、TX-和 RX+、RX-:用于高速数据(USB3.0/USB3.1/USB3.2)的发送与接收,插座和插头均包含两组TX和RX差分信号是为了允许插头反插或线缆方向反插而做的冗余化设计。实际工作中只有一组TX、RX信号建立连接。

VCONN:当Type-C接口的插座中的CC1或CC2引脚与插头中的CC引脚相连接时,则另一个引脚连接VCONN为E-Marker芯片供电,如当CC1与CC建立连接时,CC2连接供电VCONN。

SBU1和SBU2:用在一些特定场合中,如外设模式下可以用来接收外部的模拟音频信号,未来可能会支持数字音频。

CC、CC1和CC2:可进行电缆连接和移除检测、正反插检测等。实际通讯中只有CC与CC1或CC与CC2这两组信号中的一组建立连接。其主要用于传输电力协商、模式(外设模式、替代模式)检测与确认等。

2.端口定义

USB Type-C接口不同于以往USB协议把设备进行主机(Host)和设备(Device)的定义,其根据数据和供电传输方向将设备进行了重新定义。在PD快充通信中,将供电端定义为下行端口(Downstream Facing Port,DFP),将用电端定义为上行端口(Upstream Facing Port,UFP),既可以作DFP也可以作UFP的定义为双角色端口(Dual Role Port,DRP)。当作为供电端时,CC1和CC2分别通过一个电阻Rp,上拉至VCC;当作为用电端时,CC1和CC2通过一个电阻Rd下拉至GND。对于双角色端口,CC1和CC2上会在Rp上拉状态和Rd下拉这两种状态中不断地切换。

用电端下拉电阻Rd固定为5.1KΩ。供电端通过三种方案来广播不同供电能力,上拉电阻Rp数值定义如下表所示。

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3.CC识别

3.1 OTG

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3.2 E-Marker

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3.3 Type-C接口耳机

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