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本帖最后由 alexwang 于 2019-2-20 09:14 编辑
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* J/ [7 K( ]; X' o
自从Apple发布了新MacBook，就一堆人在说USB Type-C。
6 g- L6 X+ F4 d现在从硬件角度解析下这个USB Type-C，顺便解惑。0 ~& M! E2 a! }
+ i, x" Z8 e- {) T5 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：% T/ N% i, K: {5 C+ u* V
特色; W/ I: e- X3 t- b/ w
USB Type-C：8.3mmx2.5mm
; v9 r+ h" _. @microUSB：7.4mmx2.35mm; T R5 }) S. [
而lightning：7.5mmx2.5mm
) X/ q- z- L6 ~$ J" r9 k9 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。
Y/ C" c* `1 p. v$ T; _& J引脚定义
+ l8 X3 I; }8 l/ L( t![]() ; Q* P' L7 h4 b. K: G
- } S9 Y: u3 g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：
6 p _/ a7 i) q ~探测连接，区分正反面，区分DFP和UFP，也就是主从
3 Z# p2 C( c# U& e配置Vbus，有USB Type-C和USB Power Delivery两种模式
; b$ d6 Q. {- ^/ X/ k# D: t; `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
* J$ m+ y4 e7 a% W/ o y9 \配置其他模式，如接音频配件时，dp，pcie时
9 G- M3 y- Z- c9 m9 C" o电源和地都有4个，这就是为什么可以支持到100W的原因。' h" R! |- R- F) C7 W# ~
![]() 4 ^$ V, S6 a( F9 e* v( y! i0 n
8 b7 e, n$ x( @/ x& ~' p V
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。
) V/ ^ [8 T! r6 d) t& V当然，以后应该会出现集成到一起的芯片。$ V: y) f! x8 H1 Y; H% ?
辅助信号sub1和sub2（Side band use），在特定的一些传输模式时才用。
" s# ~ P) ^6 f& b4 {* d' Y$ nd+和d-是来兼容USB之前的标准的。- O, c" x7 @0 Q6 H
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。
3 q7 }" O1 W/ ?7 }工作流程
+ t; Q; a; C1 s3 C3 J. G![]()
9 j. L0 s- H8 g% l1 J @* h4 W! w* P6 E j5 F5 E
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
8 i5 a6 s4 C0 ?# j7 r% M( Zport)，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。" b, V% v; @. E6 R+ Q% J9 W* j* O* ^
在DFP的CC ( D: F) S* u3 @& p4 V7 {; K
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
6 o. k8 v, ~9 i0 Dpin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。
1 A0 o( j+ f* [4 T ~0 [7 q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。
" y6 `+ |% U. Q7 W) r2 Y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。
* g8 v! N$ T7 v) N9 k0 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。
+ h) S5 T, }& P9 Y! r9 x/ h& X![]() 8 L+ N2 |7 A1 u
* k7 G1 L+ G! l7 q2 |6 h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。
3 l% [- S: m _0 B2 D( zUSB Type-C和DisplayPort，PCIE4 ~7 R7 e; x0 {9 k+ a& [( J
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。' f& C8 I* K' w3 c$ T! T. z
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。5 U9 b4 O! \+ x* a' L; T6 a1 K
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。
0 X8 L& y! c, Q0 c6 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。
# E& J4 \% Z( @9 Q! A) r5 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。, f3 S; f8 \8 F7 Q9 a
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。9 r0 C) y" M: N: R9 S& _
总结：
4 i: C: k1 u9 n. J) aUSB 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。
( O- ?1 K9 U8 [# ], N, N- 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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