USB Type-C和USB PD

參考

USB Type-C Spec R2.0
USB Type C規範詳解
USB-C(USB Type-C)規範的簡單介紹和分析
意法半導體STM32G0生態系統擴展功能支持通用微控制器將USB-C用作標準接口
AN4775

特點

  • 外形纖薄,可翻轉拔插方向:正反隨便插
  • USB Power Delivery提供100W電力
  • 支持更多協議Display Port,HDMI,VGA,Ethernet
  • USB3.1 Gen2 10Gbps

引腳功能

USB2.0規範的電纜長度小於4米,USB3.2 Gen1的長度小於2米,USB3.2Gen2的電纜長度小於1米。SDP屏蔽差分線的阻抗控制在90Ω±5Ω,單端同軸線控制在45Ω±3Ω。阻抗應該用200 ps(10%-90%)的上升時間來評估。電源VBUS和GND,電源的壓降要小於500mV,Gnd上面的壓降要小於250mV
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  • 插座多出CC1和CC2管腳,插頭只多出CC管腳來建立信號定位,另一個多出的管腳用作VCONN,爲電子元器件供電,
  • 另外USB2.0 D+/D-線只會實現一組
  • VBUS電源,支持5V到20V,通過CC來進行協商
  • SBU管腳,audio模式,display模式通過這個腳傳送,用於USB拓展功能。

CC(Configuration Channel)
配置通道,這是USB Type-C裏新增的關鍵通道。它的作用有檢測正反插,檢測USB連接識別可以提供多大的電壓和電流,USB設備間數據與VBUS的連接建立與管理等。插座多出CC1和CC2管腳,插頭只多出一個CC管腳。

  • 檢測USB設備是否接入;
  • 檢測USB插入方向,並以此建立USB 數據通道的路由;
  • 插入後幫助建立USB設備角色(誰爲HOST,誰爲Device);
  • 發現並配置VUBS,配置USB PD供電模式;
  • 配置Vconn;
  • 發現和配置可選的備用和輔助模式;

VCONN(只有在插頭上纔會有該信號),當線纜裏有芯片的時候,用來給線纜裏的芯片供電(3.3V或5V)

配置處理

DFP(Downstream Facing Port):
下行端口,可以理解爲Host,DFP提供VBUS,可以提供數據。在協議規範中DFP特指數據的下行傳輸,籠統意義上指的是數據下行和對外提供電源的設備。典型的DFP設備是電源適配器。
UFP(Upstream Facing Port):
上行端口,可以理解爲Device,UFP從VBUS中取電,並可提供數據。典型設備是U盤,移動硬盤。
DRP(Dual Role Port):
雙角色端口,DRP既可以做DFP(Host),也可以做UFP(Device),也可以在DFP與UFP間動態切換。典型的DRP設備是筆記本電腦。

Source端CC腳有一個上拉電阻Rp,Sink端有一個下拉電阻Rd,通過的阻值來控制供電能力,需要USB PD電力傳輸時,使用Bi-phase Mark Coded(BMC)編碼協議,通過CC管腳進行通信。在連接時,Source檢測到CC管腳都爲高電平,Sink端檢測到CC管腳都未低電平。連接後,形成分壓,電平爲中間值。
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Rp的阻值與對應的供電能力,
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Rd的阻值是5.1K,精度爲10%,否則不能發現電源的供電能力,
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