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本帖最后由 alexwang 于 2019-2-20 09:14 编辑 6 q% R# B2 B9 }$ a2 u2 U# D
# f/ @, p$ @0 t( Q9 b( Q2 r
7 C& S. U6 K4 o* o0 k自从Apple发布了新MacBook，就一堆人在说USB Type-C。 ! {9 g5 T4 y* q0 u* x
现在从硬件角度解析下这个USB Type-C，顺便解惑。& n5 V& n' n0 g4 D! B6 ]2 B. k
$ s) }( Z( f! N& P" C1 e
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：
% Y% {: [( R4 K" y特色
* i8 C, m7 I2 d! c r9 F H( V% OUSB Type-C：8.3mmx2.5mm
: d8 x% r* D7 T0 omicroUSB：7.4mmx2.35mm+ j& U$ N3 t6 n0 {4 ^
而lightning：7.5mmx2.5mm5 g- q+ f* Y8 J3 g1 _) x% N/ f, r
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。+ `6 u x: ^$ q' |/ Y/ @" I
引脚定义9 ^; C- d" e o q( X" R4 a
![]()
0 E% h, _* k( V4 }! C2 r) L* P: [" @+ ~
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：, K3 ~/ t( S0 C. ^
探测连接，区分正反面，区分DFP和UFP，也就是主从
: S. ~) M: z) ]# s3 l0 r配置Vbus，有USB Type-C和USB Power Delivery两种模式
' h' P) U1 @: N- C& z* M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" S9 W# E- g# A+ D9 s5 b
配置其他模式，如接音频配件时，dp，pcie时' \+ I# o# E0 k0 ~" l
电源和地都有4个，这就是为什么可以支持到100W的原因。
: |4 v9 n2 @" R8 \* I0 {![]()
8 ]7 Z2 P* l d# Z3 _( ?- _9 a
5 ]% ?" \2 l' t. r0 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。
) w1 U! L% R; p: j当然，以后应该会出现集成到一起的芯片。
4 U( y' M) C) z; [' Y辅助信号sub1和sub2（Side band use），在特定的一些传输模式时才用。
3 M# k3 y! y p' k8 a; ld+和d-是来兼容USB之前的标准的。8 y3 Z) U |! o2 ]+ v! d
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。
2 Q4 H( K- _' J6 W* p) Q工作流程6 A6 Z1 l1 M+ c3 ~) H
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) p8 t5 ]1 V+ ~, q; S& D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 % H1 }8 a) s3 ?1 n+ V5 `
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。/ ~( [6 _: g$ v
在DFP的CC
" M) Y3 f$ c& B+ I# Bpin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
8 h4 _: V- p# t4 t2 p0 mpin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。
! Y7 N- B, W0 V9 V& Z5 [ A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。6 l; V4 G* d0 Z
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。
- d3 i9 C/ ^- V8 R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。
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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。% ?, \/ u6 F' A! r; D
USB Type-C和DisplayPort，PCIE
' L. x. J+ `* ]1 B+ T( h0 OUSB 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。5 {. v6 [6 \" s- \4 e% ~6 M. \% l
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。
- I6 R8 Q% }+ O$ K2 T8 k) i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 D' K) _7 u( j& C% j( A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。2 o2 B" `( o3 ~- w; m/ b
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。
s# d$ P8 v. ]2 \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。
1 _/ ?% t8 ]$ s* l$ N8 I总结： |$ D; I7 d3 c; s+ g& O
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。
3 X; E o3 `$ s. d5 G8 q6 P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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