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本帖最后由 alexwang 于 2019-2-20 09:14 编辑
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' q, M' n( o7 O# s
3 T: t: l2 z2 [/ g' @' c自从Apple发布了新MacBook，就一堆人在说USB Type-C。 ; [( O6 a: E% G6 V% F
现在从硬件角度解析下这个USB Type-C，顺便解惑。
) n. {; u% S4 V% E! h/ S& S! a! `( J& D% u* ~# F1 Y) H% m
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：
" s3 \8 O; v% F8 y6 f& q4 _% S特色
% O# A) n, q* g. r6 xUSB Type-C：8.3mmx2.5mm9 V( n( P: m( `9 E5 `
microUSB：7.4mmx2.35mm
! ]: @) b, v9 x- `而lightning：7.5mmx2.5mm* J8 r5 m# B2 c; P( e% h |
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。
2 z) e! M, V O( T: ~+ i+ P2 I引脚定义( l5 j, i0 B, o
![]() * R% _2 A; ~/ a% P6 F
5 y( R0 U1 p, N; w$ U8 V$ W" ?7 R
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：
9 z7 s. g6 p! F% \) }% d探测连接，区分正反面，区分DFP和UFP，也就是主从2 g: c/ N) s2 L' V& U: J5 y; k- e6 a
配置Vbus，有USB Type-C和USB Power Delivery两种模式+ a+ y3 b! ^' J$ 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; l2 `# G" [1 ?2 n
配置其他模式，如接音频配件时，dp，pcie时+ l* n( t0 @7 j2 `! d+ {4 p
电源和地都有4个，这就是为什么可以支持到100W的原因。
w6 D0 k* c; ?2 h6 e; D![]()
) { q9 j. u" O5 J
/ T$ n% e4 y2 W2 I$ r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。3 F, Z1 |5 T5 t# T# l3 ^, P$ h: `4 B; l
当然，以后应该会出现集成到一起的芯片。# ^2 a. m& C% c; C8 `! _0 n$ G
辅助信号sub1和sub2（Side band use），在特定的一些传输模式时才用。: Q8 c) u) p+ M$ ^% w t0 K4 T
d+和d-是来兼容USB之前的标准的。
2 p, D( w9 O0 H! I# N) `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。2 b1 D; n0 x0 ]7 A! }
工作流程2 |; p, o) z# |; @1 H
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2 ]$ w; K0 S/ M0 |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 % X& I$ n, K6 |# {
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。
7 P5 D- E& Y/ m, B4 G在DFP的CC 2 R( `! }, d( U& G( W) 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 + t( V, p) X1 j% l5 h' b; G
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。" S$ Y9 [2 ~! J/ D) E9 x
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。
( T0 E0 x, j: Y7 c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。
1 z g$ o: |0 ]( r; z1 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。
& d- A1 Y6 L8 N: b: q* G![]() ; _/ ^' b5 s+ x5 c
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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。0 k8 ?. a6 A1 y- ?8 L6 a
USB Type-C和DisplayPort，PCIE4 o3 U' L5 T0 o, V2 O3 E1 {
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。# ? p0 @: f$ p! l4 \
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。: |, j& v+ |9 q# K# S
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。
3 t% m0 U" p- v+ l) i3 {5 c, D- g: X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。6 n. `/ I; u; v
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。* P: Z: C: I9 r1 M
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。
% L" n* d. T7 m# u总结：2 [" x3 N- I% ?
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。
0 I+ W6 s1 j9 p+ U" J& D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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