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本帖最后由 alexwang 于 2019-2-20 09:14 编辑 5 _- V' ?2 W' B7 u
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2 H6 a) ]/ I& ~: f9 C2 y$ o1 C自从Apple发布了新MacBook，就一堆人在说USB Type-C。
! A& ?4 j" B o现在从硬件角度解析下这个USB Type-C，顺便解惑。9 C* a, z4 V8 c) Y* F2 x6 v: X
7 m6 l- b3 |1 Z* i5 `4 U) [; W/ l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：: l0 N4 @% k" k, ?
特色
/ f# R7 S# P1 K3 C4 a! m3 |USB Type-C：8.3mmx2.5mm8 l) p# O: k7 X4 L7 y
microUSB：7.4mmx2.35mm
6 {6 V9 A# e$ Y i" P2 g2 l' Z而lightning：7.5mmx2.5mm
1 S, a/ {0 a9 X+ X z0 I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。5 U- I. R0 a% _1 A. p! c
引脚定义- a9 V0 E) q- V. \* A8 n/ [( p
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4 b1 z6 H# b. ~! w E* s4 B
$ F6 i& Q- u6 T3 a7 ^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：
4 \, |# S/ [2 Z探测连接，区分正反面，区分DFP和UFP，也就是主从
* ?5 c1 M2 e4 S1 L配置Vbus，有USB Type-C和USB Power Delivery两种模式, M- t: F* I: L2 k
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
) r( o( ]# c" W配置其他模式，如接音频配件时，dp，pcie时
$ O: K, T) k9 P S电源和地都有4个，这就是为什么可以支持到100W的原因。
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( _& q6 d9 U/ b" E2 T& b! t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。: U! a2 `" T9 h" c" m
当然，以后应该会出现集成到一起的芯片。* {, P5 t" ]4 r; E: T$ _4 S7 L
辅助信号sub1和sub2（Side band use），在特定的一些传输模式时才用。
5 q4 \# d. M1 b! Y4 g4 Gd+和d-是来兼容USB之前的标准的。
( m( Q3 k" u/ }2 G0 L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。
: o8 p4 D7 Y. x工作流程- y0 p9 L/ `0 s* f
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) |/ c( z( ?+ s2 X0 b
! H z; Q M1 ?" x" D4 O7 @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 0 O7 u" L0 X5 a( A7 c( z
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。8 ]! m, r+ I. R, t
在DFP的CC ! M+ S) i3 _' G2 h0 A& q
pin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 9 {: H) j o' o2 ~
pin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。
( z2 A9 X( M! G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。0 o6 g" b% U& S; X
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。# s' R+ G- o' O5 p
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。2 N/ l% ^) F. M# ~
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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。
6 Z. I' u1 Q, q& Z# @9 U& MUSB Type-C和DisplayPort，PCIE" G1 |* L- I- P5 A! E+ x6 ~( e8 u
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。* L( W) J( K* ~' t& P
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。( a, o. a7 d( X& O' L
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。: l: j, p* a* u7 P+ }" Y; @
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。" \' U/ M8 ]2 l% |( @. `
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。; A# ?4 `, \" K7 E. t" w
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。: ~4 I1 v( R" n9 D% {5 |, ~
总结：
& t+ d9 O" T) l/ f: y0 k7 N+ rUSB 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。/ N! a$ ?$ I& O+ D4 N/ |8 V. }
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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