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本帖最后由 alexwang 于 2019-2-20 09:14 编辑 ( B; @% p' v9 n
3 q: g+ i9 k. [( D% x% N5 |2 S% W+ k% k! ^2 }3 w4 ]2 q' k
自从Apple发布了新MacBook，就一堆人在说USB Type-C。
i5 C# G* T! q) F5 ~1 B; a现在从硬件角度解析下这个USB Type-C，顺便解惑。& l1 L% e$ c! w8 X& D9 i
% o, ?* r) ]8 D2 L Z1 F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：
. M S/ @! R0 S) A- N特色5 y7 l' F1 H3 v/ D& G
USB Type-C：8.3mmx2.5mm
) p. x4 C" \# P4 @1 }1 x2 CmicroUSB：7.4mmx2.35mm
8 p* A& n/ K, i9 K) j( }而lightning：7.5mmx2.5mm
( b8 F- Z# J+ o. s0 M, t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。
0 T( u }/ w; s6 c' Z( T引脚定义4 Z; [- X6 n3 d, _0 U- d- V6 _6 y
![]() ( w5 q [3 s+ M! p3 L6 H$ \
/ V( Q! e$ n; X' l& B
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：; a% t1 I# @% |# _
探测连接，区分正反面，区分DFP和UFP，也就是主从+ {6 \0 I5 D A p0 w7 s# C
配置Vbus，有USB Type-C和USB Power Delivery两种模式
5 M6 y1 J6 x. w4 L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
' l7 Y3 B' ]* T; n: E A5 h- A配置其他模式，如接音频配件时，dp，pcie时7 F1 _% w3 d5 l: q+ Q1 g! e4 s, }
电源和地都有4个，这就是为什么可以支持到100W的原因。
8 ?" Y. d& \& n$ _4 M3 k![]() 0 X4 ~% @) k; X! ]4 p6 S
$ \1 o7 K# N% y
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。: w; X& c p4 ^! v7 ?+ v
当然，以后应该会出现集成到一起的芯片。
5 G8 }% x5 i" y! Y辅助信号sub1和sub2（Side band use），在特定的一些传输模式时才用。 u/ j8 ^6 c. }% g d* x, @
d+和d-是来兼容USB之前的标准的。
& i- g5 y% f$ V+ o& n1 M( f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 i; H1 w4 H4 ~+ O/ F* a工作流程
0 O; P0 Z6 z; G* H# G6 M![]()
# K- p) @# [% r* C$ A) G- @* J. z9 t: e0 c5 L
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 6 f: o0 Z4 e% N. l5 q' w a
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。- q5 c$ ^4 x$ z* N
在DFP的CC ( `. C) L- L4 I
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 , k) g7 b9 o. w; K5 v% {: M
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。
7 _& {! A8 p4 Q5 {) m/ 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。
% y* Z) j& H" q _( `, q3 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。
% o9 u/ f: I3 }* f1 X* d& ^3 `- ]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。
7 V: q% v1 c8 I, Z+ B![]() + u! L# b* s& i' |: M1 }; ~5 _
' @8 g9 v; Z; M7 H0 r# b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 J8 S4 Q: h- L4 h' U" Y3 d. w
USB Type-C和DisplayPort，PCIE
0 i3 q) A) a" [5 i+ l" A1 x& HUSB 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 o% b) l$ H& X
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。
9 U, X' k/ P7 h4 x+ {# @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。% m; S6 q0 l# Q# 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。
$ Q' t& B( r X, V% O0 c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。5 i+ R4 a+ ~( H, ~
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。3 N' W+ E0 e9 w# z/ k
总结：# H/ ?: D: r7 r: z5 |
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。
& i, i% Q9 N1 P' d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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