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              技術控必看,專業人士細談USB Type-C

              作者:管理員發布時間:2017-12-22瀏覽量:791

              自從Apple發布了新MacBook,就一堆人在說USB Type-C。我來從硬件角度解析下這個USB Type-C,順便解惑。尺寸小,支持正反插,速度快(10Gb)。這個小是針對以前電腦上的USB接口說的,實際相對android機上的microUSB還大了點:

                特色

                USB Type-C:8.3mmx2.5mm

                microUSB:7.4mmx2.35mm

                而lightning:7.5mmx2.5mm

                所以,從尺寸上我看不到USB Type-C在手持設備上的優勢。而速度,只能看視頻傳輸是否需要了。

                引腳定義

                引腳定義

                可以看到,數據傳輸主要有TX/RX兩組差分信號,CC1和CC2是兩個關鍵引腳,作用很多:

                探測連接,區分正反面,區分DFP和UFP,也就是主從

                配置Vbus,有USB Type-C和USB Power Delivery兩種模式

                配置Vconn,當線纜里有芯片的時候,一個cc傳輸信號,一個cc變成供電Vconn

                配置其他模式,如接音頻配件時,dp,pcie時

                電源和地都有4個,這就是為什么可以支持到100W的原因。

                總結電源供電要點

                不要看著USB Type-C好像能支持最高20V/5A,實際上這需要USB PD,而支持USB PD需要額外的pd芯片,所以不要以為是USB Type-C接口就可以支持到20V/5A。

                當然,以后應該會出現集成到一起的芯片。

                輔助信號sub1和sub2(Side band use),在特定的一些傳輸模式時才用。

                d+和d-是來兼容USB之前的標準的。

                這里說一下,USB3.0只有一組RX/TX,速度是5Gb,USB Type-C為了保證正反都可以插就用了兩組,但實際上數據傳輸還是只用了一組RX/TX,速度就已經達到10Gb了。如果后面升級協議,兩組都傳的話就和DisplayPort一樣20Gb了。

                工作流程

                Type-C

                上圖DFP (Downstream Facing Port)也就是主, UFP (Upstream Facing Port) 為從。除了DFP、UFP,還有個DRP (Dual Role port),DRP可以做DFP也可以做UFP。當DPR接到UFP,DRP轉化為DFP。當DRP接到DFP,DRP轉化為UFP。兩個DRP接在一起,這時就是任意一方為DFP,另一方為UFP。

                在DFP的CC pin有上拉電阻Rp,在UFP有下拉電阻Rd。未連接時,DFP的VBUS是無輸出的。連接后,CC pin相連,DFP的CC pin會檢測到UFP的下拉電阻Rd,說明連接上了,DFP就打開Vbus電源開關,輸出電源給UFP。 而哪個CC pin(CC1,CC2)檢測到下拉電阻就確定接口插入的方向,順便切換RX/TX。

                電阻Rd=5.1k,電阻Rp為不確定的值,根據前面的圖看到USB Type-C有幾種供電模式,靠什么來甄別?就靠Rp的值,Rp的值不一樣,CC pin檢測到的電壓就不一樣,然后來控制DFP端執行哪種供電模式。

                需要注意的是,上圖里畫了兩個CC,實際上在不含芯片的線纜里只有一根cc線。

                含芯片的線纜也不是兩根cc線,而是一根cc,一根Vconn,用來給線纜里的芯片供電(3.3V或5V),這時就cc端沒有下拉電阻Rd,而是下拉電阻Ra,800-1200歐。

                Type-C

                當CC pin兩個都接了下拉電阻<=Ra,DFP進入音頻配件模式,左右聲道,mic都俱全,如上圖。

                USB Type-C和DisplayPort,PCIE

                USB PD是BMC編碼的信號,而之前的USB則是FSK,所以存在不兼容,不知道目前市面上有沒有能轉換的產品。

                USB PD是在CC pin上傳輸,PD有個VDM (Vendor defined message)功能,定義了裝置端ID,讀到支持DP或PCIe的裝置,DFP就進入替代(alternate)模式。

                如果DFP認到device為DP,便切換MUX/Configuration Switch,讓Type-C USB3.1信號腳改為傳輸DP信號。AUX輔助由Type-C的SBU1,SUB2來傳。HPD是檢測腳,和CC差不多,所以共用。

                而 DP有lane0-3四組差分信號, Type-C有RX/TX1-2也是四組差分信號,所以完全替代沒問題。而且在DP協議里的替代模式,可以USB信號和DP信號同時傳輸,RX/TX1傳輸USB數據,RX/TX2替換為lane0,1兩組數據傳輸,此時可支持到4k。

                如果DFP認到device為DP,便切換MUX/Configuration Switch,讓Type-C USB3.1信號腳改為傳輸PCIe信號。同樣的,PCIe使用RX/TX2和SBU1,SUB2來傳輸數據,RX/TX1傳輸USB數據。

                這樣的好處就是一個接口同時使用兩種設備,當然了,轉換線就可以做到,不用任何芯片。

                總結

                USB Type-C終結了長期以來USB插來插去的缺陷,節省了人們大量的時間,換一次方向至少2s吧,按全球10億人每天插拔一次USB,50%概率插錯,共耗時277000多小時,約為31年,太恐怖了。一個接口搞定了音視頻數據三種,體積還算小??梢灶A見,以后安卓機可以改為USB Type-C接口了,如果只需要USB2.0的話,只需要重做線纜,不用芯片,成本上完全可以忽略不計。至于Thunderbolt,lightning,該怎樣還是怎樣吧。百花齊放才是五彩的世界。

                這里順便介紹一下 連接器龍頭 富士康的 Type-C連接器 的具體參數

               

              富士康連接器主要參數

                如果想要全面了解細節參數,可以從下面鏈接獲取規格書和樣品測試


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