TypeC 基本特性

  • 正反插
  • 速度快 10Gbps

引脚定义

TX/RX 两组差分信号用来进行数据传输。

CC1 和 CC2 作用:

  1. 区分正反面
  2. 区分 DFP (Host)和 UFP(Device)
  3. 配置 VBUS,有 USB TypeC 和 USB Power Delivery 两种模式
  4. 配置 Vconn,当线缆中有芯片时,一个 CC 传输信号,一个 CC 变成供电 Vconn
  5. 配置其他模式,比如接音频时、dp时、pcie时 等等。

Vbus 电源 和 GND 都有 4 个,这也是为何可以达到 100W 的原因。

最高可以支持 20V/5A,但是需要 USB PD 芯片的支持。

SUB1 和 SUB2 (Side band use),在一些特殊的传输模式下才会使用。

D+ D- 用来兼容 USB 之前的标准。

TypeC 如何确定充电方向

TypeC 设备有三种形式:

  • DFP(Downstream Facing Port):只能作 Source(Host),比如充电器。
  • UFP(Upstream Facing Port):只能作 Sink(Device),比如 U盘、鼠标、键盘、老款的手机(UFP TypeC 头的手机)。
  • DRP:两者都可以作。比如新款的手机(DRP TypeC头的手机),平板,笔记本。

所以,如果我们手上有一个 TypeC 的手机,有可能有两种情况:

  1. 手机上是 UFP 的 C 母头。无论是接到充电器还是电脑,都会被充电。

  2. 手机上是 DRP 的 C 母头。

2.1 插到充电器,因为充电器只能作 DFP,所以手机会切换为 UFP,进而被充电

2.2 插到笔记本、另一台手机 或是 充电宝:

2.2.1 手机、电脑、充电宝 会随机当 host 和 sink,每次插拔后角色互换(前提是支持 PD 协议)

2.2.2 手机、电脑、充电宝 有一方有作为 host 端的偏好设定。此时有偏好设定的一方会称为 host 端。

注:偏好设定是最新的 TypeC 规范中对 DRP 部分的描述,新增了两种类型:

  1. DRP try source:和DRP或者DRP try sink相连时,会连成Source。
  2. DRP try sink:和DRP或者DRP try source相连时,会连成sink。

TypeC 确定设备类型的原理

usb 模式

根据 CC 引脚区分 DFP (Host) 和 UFP (Device)。

在 DFP 的 CC pin 有上拉电阻 Rp(阻值不确定,后面会说) ,在 UFP 的 CC pin 有下拉电阻 Rd 5.1k。
没有连接的时候,DFP VBUS 没有输出。
连接时,CC pin 相连,DFP 的 CC 会检测到 UFP 的下拉电阻 Rd,此时表示连接上了,DFP 就会打开 VBUS 电源,输出电源给 UFP。希望能提供原始文档。

具体哪个 CC pin 检测到下拉电阻,就决定了插入方向,顺便切换 RX/TX。

UFP 的下拉电阻 Rd = 5.1 k
DFP 的上拉电阻 Rp 阻值不确定,因为需要这个电阻来确定 USB TypeC 的几种供电模式。
当 Rp 值不同,CC pin 检测到的电压就不同,进而控制 DFP 使用哪种c供电模式。

虽然有两个 CC,
但是实际在不含芯片的线缆中只有一根 CC 线,
含芯片的线缆也不是两根 CC 线,是一根 CC 线,一根 Vconn 用来给芯片供电(3.3V或者5V),此时 CC 端下拉电阻 Ra = 800-1.2k 欧

音频配件模式

两个 CC pin 都接了下拉电阻 <= Ra 时,DFP 进入音频配件模式,左右声道、mic 都具备

DP 模式 和 PCIe 模式

USB PD 是在 CC pin 上传输,PD 有个 VDB(Vendor defined message )功能,定义了 Device 端 ID,读到了支持 DP 或者 PCIe 的装置,就进入 alternate 模式。

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。

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。

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。

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。

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