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本帖最后由 alexwang 于 2019-2-20 09:14 编辑 % ^ _4 z. ^1 W# j
" i; S1 B8 R) ]- ?6 X; _) H( ~
9 o0 O/ [1 W5 @: d自从Apple发布了新MacBook，就一堆人在说USB Type-C。
8 h1 o I- I2 j- S) ^7 V现在从硬件角度解析下这个USB Type-C，顺便解惑。
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/ t6 b) C- d7 Z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：
" G$ N/ F5 e) m. ~特色
0 a6 o b9 R+ J* M9 r# OUSB Type-C：8.3mmx2.5mm% @; H/ p5 ` x/ a0 {/ _
microUSB：7.4mmx2.35mm
( i/ W, H0 K' U而lightning：7.5mmx2.5mm
7 d0 A( p$ h% y" c- h) v. S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。' {% m/ m! n- V/ \% L& r
引脚定义
" _+ [! a' H ~ }![]()
" d* @8 j( u; H# Y/ ?2 M
" J7 f! x- w0 u9 K2 c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：$ {' ?* N& e& C: V4 ?% d. G t l' B
探测连接，区分正反面，区分DFP和UFP，也就是主从0 [8 W( h+ g, d6 E6 i5 ~
配置Vbus，有USB Type-C和USB Power Delivery两种模式
. k. s* d b9 d1 Z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
; f8 @. o& }! n/ A配置其他模式，如接音频配件时，dp，pcie时+ q9 T" ?5 u4 J
电源和地都有4个，这就是为什么可以支持到100W的原因。
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7 v% s% L* f6 C2 p' c6 y" Y$ I$ T! ~7 `6 V) x8 T9 u
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。
4 L# Q6 O+ T2 {; y3 X当然，以后应该会出现集成到一起的芯片。
8 w4 \1 T% L6 o! z0 a+ s& }, l辅助信号sub1和sub2（Side band use），在特定的一些传输模式时才用。$ F- T- j5 L: D/ o" E( `+ w9 V
d+和d-是来兼容USB之前的标准的。
0 k. q4 ]7 s1 A6 R9 g# 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。
6 e/ m2 D# e8 V" b工作流程& q' J: g7 ^# Z2 G5 d9 _" ]
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" z0 F$ d# b' f6 {! F0 \# @9 g/ m6 E8 G5 W, J; ^& 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
, U3 g2 i: c# [* X$ lport)，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。( a! q |( y, d$ T+ Q+ [
在DFP的CC $ F1 }) O% O5 f3 V$ c$ ~
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
5 C, ]4 E8 x0 I2 m: Qpin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。
3 U( d6 |0 K, p7 w8 P' C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。
" M5 t$ G; W. |; b- R) F: \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。
' Q3 D9 z% `% @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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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。
* G5 e# c7 A; H7 [! OUSB Type-C和DisplayPort，PCIE- i8 `4 r5 x- w. m2 m3 j/ h
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。; N8 C* [9 t/ W: Z0 @
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。( }- o( W+ b( t3 H6 T# H
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。2 \2 {/ Q5 n1 {; b/ I4 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。. L/ S- u. y8 L% t4 \" @
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。
% s* {4 f- y' P+ o( M/ J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。6 a0 C) Z+ v- I
总结：
$ ?" ^( O2 q# q; IUSB 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。
5 d- |! e3 C* H5 l$ a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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