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本帖最后由 alexwang 于 2019-2-20 09:14 编辑
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自从Apple发布了新MacBook，就一堆人在说USB Type-C。
% O2 k5 J5 Y# H2 i+ j现在从硬件角度解析下这个USB Type-C，顺便解惑。+ Z& O. }/ e: X, G: V" f
6 g+ _% e- J# I7 x* T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：; ~2 }6 N$ `" Z2 Z; U: b
特色- P. V0 d# z4 l. z* I
USB Type-C：8.3mmx2.5mm
2 \7 J& {8 J! J8 DmicroUSB：7.4mmx2.35mm; D! `8 b) p0 k
而lightning：7.5mmx2.5mm
7 I( V+ X. B$ s6 D' }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。
/ X, M( X- T6 s. ?0 S引脚定义/ P4 Y! y# D8 [
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# F# m T2 e v2 E6 _, C/ S! m9 F3 n: m, s
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：
: N4 T6 t+ `- B5 O, e1 i探测连接，区分正反面，区分DFP和UFP，也就是主从
b, t3 @/ c$ v* g$ H5 v6 d配置Vbus，有USB Type-C和USB Power Delivery两种模式) X* }9 w) R" H, v- ]
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Vconn2 ?2 f' L: N# ]& u9 {+ p) y
配置其他模式，如接音频配件时，dp，pcie时
. f) h( o' U. x; z# v" J/ w电源和地都有4个，这就是为什么可以支持到100W的原因。7 G0 l m% \6 D3 Z
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, E3 ` z" h8 N N
6 G" R' U o0 c9 Q3 V3 Q& {8 Z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。
' b2 C' s, R# x& J3 x5 Q& A3 Z4 G当然，以后应该会出现集成到一起的芯片。* O% ?* `0 ~' p% g4 S% R7 i
辅助信号sub1和sub2（Side band use），在特定的一些传输模式时才用。4 B# @5 A0 b& S- m, W ]% J
d+和d-是来兼容USB之前的标准的。
S: Z; S! S4 b m- W 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。$ g0 y O3 r% F4 A" Z# G
工作流程) |! \% a8 Q. |
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/ \* S- a4 d7 } N' x) S; U# u. R, B& y- s
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 5 Y- X, a0 q1 x* i+ O. _+ p
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。, d2 {7 l* \* J) Z6 G
在DFP的CC
$ p0 T2 N( 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 % a H$ N" `5 ]8 a, J
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。. {1 `+ {; f8 `8 a& L: N$ f
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。' D# {" s8 K6 h4 H6 M
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。
2 p. k6 k3 K b! y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。- S; E4 R$ j! b$ ?
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) W6 j" q1 s: g' w+ Q
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。
$ I( d9 m s+ X/ hUSB Type-C和DisplayPort，PCIE
. b' Z) H# V* Y+ R8 yUSB 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。9 t5 R0 }& f- @& J& R) K
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。1 u8 e' ]* S) @ E3 C+ r' o) |) F
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。* w t% v3 E% d. k; V6 d P
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。# ?! {/ e9 `: o @1 g/ I+ c9 ~
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。
/ I8 V2 X4 @" y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。
" W3 q+ |8 J2 }3 J! ~# `6 P总结：% R4 e5 h( K3 v2 Z$ P
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。. P! F ] R4 c- O6 ?$ _ j
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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