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本帖最后由 alexwang 于 2019-2-20 09:14 编辑 o& R. b. c- Z& o0 o
S. w9 |) N( p6 X3 a* O7 P9 q- S+ Y3 n
9 B& n% Q4 I* a. a- @自从Apple发布了新MacBook，就一堆人在说USB Type-C。 c; n, k' n1 v
现在从硬件角度解析下这个USB Type-C，顺便解惑。
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3 ^( ~+ U$ T J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：+ E* l3 `7 e/ \1 A: a5 J' k
特色; F$ @# u+ d% [: C) B4 r
USB Type-C：8.3mmx2.5mm
( j ?+ K" ?1 D1 Q6 vmicroUSB：7.4mmx2.35mm) ?& W0 W2 L+ s) m
而lightning：7.5mmx2.5mm
5 y) g# L4 I( U3 x6 ~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。( Y$ m" x+ i& I# \6 J
引脚定义6 ^# L) k b& J6 e% Z/ m) r
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4 ]2 B0 O- F/ ?5 N0 J9 s" d8 R8 n1 @4 A& C5 ?, U, k, k' j6 o, C, i$ u
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：/ |7 Y1 J9 A9 J: b
探测连接，区分正反面，区分DFP和UFP，也就是主从5 V& F+ E; n4 S6 Z
配置Vbus，有USB Type-C和USB Power Delivery两种模式
6 n3 y8 x, H& h3 v5 S G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
5 m% f$ T4 w5 L" V) G! Z! ~! J1 q5 c配置其他模式，如接音频配件时，dp，pcie时
8 i9 d, o6 \; A) R电源和地都有4个，这就是为什么可以支持到100W的原因。/ B5 L/ `/ ^6 r
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% D1 ?( E( B$ i/ g3 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。
& D( G; W5 y" X: S+ w4 a当然，以后应该会出现集成到一起的芯片。
- j, |9 o8 e: E. n1 f# q8 k( Z辅助信号sub1和sub2（Side band use），在特定的一些传输模式时才用。
$ T% X" A" u: p. P' ^4 W: yd+和d-是来兼容USB之前的标准的。/ E! T- c/ T# R5 u9 k
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。
: i! l. a/ Z V" d# d0 G" G工作流程
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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 ' v5 Q) t2 I6 {8 T, H x3 l% S
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。6 n! M. u4 R/ ^2 \1 O
在DFP的CC
% d B7 f8 _' G- O# f, Z+ i; k$ rpin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 A0 a* z4 X% W( i* C8 R
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。0 x, D7 l6 ]3 n8 u
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。
! A: R4 J9 `. v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。
l& w5 n0 d( U* }* V5 C0 [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。
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! F6 t, ]* K1 s7 {1 k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。; f' S6 s' f3 {- |
USB Type-C和DisplayPort，PCIE4 J( k5 l; }/ n. a7 { q" R0 {7 B
USB 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。
3 `0 _4 S3 @4 A) VUSB 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。$ r; {: M( |; }6 I
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。( B' b! u- j; x- 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。$ c7 v H. \6 k
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。
2 N! P1 ]. x8 O3 W; a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。" x" n- W0 E6 O5 S; V
总结：
6 a' ~8 G: w: d( Q( y+ N6 _0 I j lUSB 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。
/ S. f7 Q, L' V6 e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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