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本帖最后由 alexwang 于 2019-2-20 09:14 编辑
' C0 [' k3 \& W: |* z3 R
+ v" s2 Y( o- {
5 m5 b# A! ^7 {* [1 ^自从Apple发布了新MacBook，就一堆人在说USB Type-C。
! Y" ]# x& R0 C" A( l' S现在从硬件角度解析下这个USB Type-C，顺便解惑。9 Y0 N6 N7 }0 B. O* \: ~6 L
+ C! b. R" ~3 C& v# Z2 z; k
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：
6 v0 W" T5 c; B) W& `+ W/ M+ a/ _特色
" }1 n, _) ?) [8 G1 `$ \USB Type-C：8.3mmx2.5mm
; `$ ^; S" ?% PmicroUSB：7.4mmx2.35mm& V8 f% {) @. B! M1 n0 y: {' _
而lightning：7.5mmx2.5mm
8 h0 O0 N, `+ v# z/ ?- y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。
& y- f B0 @0 t引脚定义
. z: S0 i( Y2 X$ X6 z0 I![]()
# v6 L& H; c7 G5 T% Y& ]4 Q2 n) }7 I
' P5 `0 z+ m3 R: d& d n( S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：
/ t1 N$ u! k) i4 U探测连接，区分正反面，区分DFP和UFP，也就是主从6 R R, a' u; w1 ~) y
配置Vbus，有USB Type-C和USB Power Delivery两种模式1 t9 F+ m2 ~8 c$ R$ \0 @
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+ t" L- c9 ~. ~3 i& C* ?7 y
配置其他模式，如接音频配件时，dp，pcie时
) j% K$ O& _0 l. j( X1 s3 X电源和地都有4个，这就是为什么可以支持到100W的原因。
% k& t/ L+ N, K& y/ y- |![]()
' Z; a* g9 o7 T' S/ Z4 I# m. K6 |' |7 l" R
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。
5 x/ D* W4 g; ~; m5 X7 s0 P1 g当然，以后应该会出现集成到一起的芯片。
. i: m7 N4 P* {8 ]1 ^辅助信号sub1和sub2（Side band use），在特定的一些传输模式时才用。; W) J5 M+ U& j1 G( F$ a
d+和d-是来兼容USB之前的标准的。- G) W: V7 n) n) M* j
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。0 }8 W t& @. n) q2 a
工作流程" ?" H' G! E4 X
![]() , G; C5 z# B w- ~3 |
" a$ D% m+ |, b! v0 F6 |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 % v7 P. U h9 v# W
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。5 p+ h9 J2 h K5 p& A
在DFP的CC
3 N7 Q. K5 l% a* B( u1 {8 Opin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
5 B+ F- A/ X( Q, o; A' opin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。9 p- `6 ` B/ q* H
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。( o# |! B& y9 i( N: H( G; ^
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。+ q6 v. O/ ^ W
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。
& _8 n- }8 t/ I6 ~- P![]() ) h4 s: `% S, i5 c3 O, h4 }
" W/ P5 i; g: r" F3 W# F
当CC pin两个都接了下拉电阻<=Ra，DFP进入音频配件模式，左右声道，mic都俱全，如上图。4 W2 ?7 G m2 a- Y
USB Type-C和DisplayPort，PCIE6 @# M: c0 z+ a+ E
USB PD是BMC编码的信号，而之前的USB则是FSK，所以存在不兼容，不知道目前市面上有没有能转换的产品。2 `; a- o/ A" l, v/ u* ^0 J6 k
USB PD是在CC pin上传输，PD有个VDM (Vendor defined message)功能，定义了装置端ID，读到支持DP或PCIe的装置，DFP就进入替代（alternate）模式。$ F' s4 ?) j) A
如果DFP认到device为DP，便切换MUX/Configuration Switch，让Type-C USB3.1信号脚改为传输DP信号。AUX辅助由Type-C的SBU1,SUB2来传。HPD是检测脚，和CC差不多，所以共用。4 w# G% w* N, z
而DP有lane0-3四组差分信号,Type-C有RX/TX1-2也是四组差分信号，所以完全替代没问题。而且在DP协议里的替代模式，可以USB信号和DP信号同时传输，RX/TX1传输USB数据，RX/TX2替换为lane0,1两组数据传输，此时可支持到4k。. r. ~4 A. q7 N
如果DFP认到device为DP，便切换MUX/Configuration Switch，让Type-C USB3.1信号脚改为传输PCIe信号。同样的，PCIe使用RX/TX2和SBU1,SUB2来传输数据，RX/TX1传输USB数据。8 {$ S3 A5 S1 m* i# u
这样的好处就是一个接口同时使用两种设备，当然了，转换线就可以做到，不用任何芯片。$ i/ X3 }2 z: u3 a& ?$ c
总结：' P. S5 D9 y3 m4 G7 x
USB Type-C终结了长期以来USB插来插去的缺陷，节省了人们大量的时间，换一次方向至少2s吧，按全球10亿人每天插拔一次USB，50%概率插错，共耗时277000多小时，约为31年，太恐怖了。
' X, X! S; |& s一个接口搞定了音视频数据三种，体积还算小。可以预见，以后安卓机可以改为USB Type-C接口了，如果只需要USB2.0的话，只需要重做线缆，不用芯片，成本上完全可以忽略不计。 |
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发表于 2019-1-30 10:16
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