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本帖最后由 alexwang 于 2019-2-20 09:14 编辑
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; y% C [# y6 Q4 `2 q
自从Apple发布了新MacBook，就一堆人在说USB Type-C。
+ B; C7 K* w$ e. h- S2 x现在从硬件角度解析下这个USB Type-C，顺便解惑。8 t9 W# Q* B: T. r0 M6 s
& n: M% C: c# K/ ~! K9 d
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：
/ n9 |/ t$ U( o: ~0 t- x特色; j+ Z. o5 x2 d
USB Type-C：8.3mmx2.5mm/ v0 K& n2 `" J7 Y
microUSB：7.4mmx2.35mm7 e1 k, v# D" ~9 l1 c4 Q
而lightning：7.5mmx2.5mm1 C2 V( V. r% m
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。. j) U7 ?* d9 e/ ~7 i# h
引脚定义1 J1 Y( M- k; M8 u) s8 G
![]() 9 e* x- R: Z! N/ O; {
: L t+ L- y) `% A+ W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：
2 A! S @0 v; d5 {) a8 g探测连接，区分正反面，区分DFP和UFP，也就是主从( j3 h8 i7 W. x! z# I1 U) z+ i
配置Vbus，有USB Type-C和USB Power Delivery两种模式
# l6 f1 y2 [1 i, x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
& b. J+ O0 N, r& P9 O6 s配置其他模式，如接音频配件时，dp，pcie时
: K+ d0 _* e8 r+ w4 r电源和地都有4个，这就是为什么可以支持到100W的原因。
& [ k0 T! x8 t6 j- k![]() ( B& n% A+ d% w; w; o3 {
( Z3 Q: y* l: N4 L( v. u, e- E. B9 j
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。3 e h; J; W( k4 B+ a
当然，以后应该会出现集成到一起的芯片。& l3 ~! }8 ?: y+ `2 ?$ j
辅助信号sub1和sub2（Side band use），在特定的一些传输模式时才用。7 r% E; e: f2 t
d+和d-是来兼容USB之前的标准的。
/ z8 L/ a. A1 k$ r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。
1 p6 [& A1 I- H: I; X% d' s工作流程8 b' _; m" |5 X: C3 M3 I# N
![]() / B: y, ^( k7 K6 i( a) n2 ?5 {
9 {5 Y* W5 E: H* j0 A1 b8 R0 C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
9 T1 J1 I2 W, M! hport)，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。
" K* F: q0 R" f" z$ a$ @在DFP的CC 0 T2 b0 H9 o1 h7 G# V
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 5 l/ M+ I$ `6 q, d5 t( K$ _
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。& P2 u3 [1 T3 B+ Z: ]
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。% f1 k8 ?3 I V+ i9 h
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。
; C8 N9 k0 e+ |& l- b* h; {) @( B3 v2 M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。) k( P3 T" U, |, A" |
![]()
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9 O0 V4 I5 u9 _ e' Z7 c( ]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。
# }! c5 b, S% F/ R9 g: f/ oUSB Type-C和DisplayPort，PCIE
' S5 B m2 ^; O' ^- X! y% fUSB 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。
4 k5 d# F* `# U/ u2 y; EUSB 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。
2 ~- U* Z& {; b1 h5 R* j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。
; y/ W3 F8 u. r8 v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。
/ R0 X0 Y+ z% k2 ^' b) s2 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。$ z/ y6 J$ x: ^8 I4 l0 r( G& ^
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。# z9 l# f5 i Z, t
总结：' _' K" x. x" F+ g
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。/ U' i' s/ q/ {1 c L; J3 n4 C
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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