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本帖最后由 alexwang 于 2019-2-20 09:14 编辑 ; `, o& E6 e7 M- v ^
X) N( g. S7 @ h: ^3 b* r+ ~' I3 q! z4 J( h9 e5 ?% q" M O
自从Apple发布了新MacBook，就一堆人在说USB Type-C。
- U8 M/ p5 Q5 q5 ^现在从硬件角度解析下这个USB Type-C，顺便解惑。5 Y: @) ?' ~7 ^9 B# r
* m! L: s# c/ x P; S/ C9 g$ T) T) t- `
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：/ S6 R* q2 B* m, M
特色8 s1 x6 f2 }: k- T
USB Type-C：8.3mmx2.5mm
! ]2 L, N, R( S( cmicroUSB：7.4mmx2.35mm
8 j3 k2 w$ w) Y: w/ b+ x! J而lightning：7.5mmx2.5mm4 ]1 @& G) ?( q3 e
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。+ B- ?0 u; ^- |- n( [
引脚定义& n' Q1 I( L( b7 s) X! o
![]() % y% h0 r8 m* @, Y/ W; s( j
4 \, X7 o, y2 v$ c8 Q! T5 ~9 B
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：
" f( Z# u$ ]0 w4 t探测连接，区分正反面，区分DFP和UFP，也就是主从
- |0 |+ ~: t7 Y( T$ v+ F7 G" U- v: x p8 T配置Vbus，有USB Type-C和USB Power Delivery两种模式 E u6 W; i4 S
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Vconn7 @$ C9 \8 ~1 W! y1 a2 Y4 A& c
配置其他模式，如接音频配件时，dp，pcie时
" V- t7 y8 _1 h' a电源和地都有4个，这就是为什么可以支持到100W的原因。
, Z+ _8 W- g! E' h' l1 [![]() 6 K6 W+ X+ W F5 T
' Y) u4 E1 \5 ^5 [9 r; I8 v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。
8 L" V7 m/ @3 u& x当然，以后应该会出现集成到一起的芯片。! V; m) Y( F/ C! J) c1 Z1 G9 f' X+ g
辅助信号sub1和sub2（Side band use），在特定的一些传输模式时才用。; w7 }$ ], \1 s/ O
d+和d-是来兼容USB之前的标准的。' F: B9 r0 B: c2 w. @' ]
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$ T6 v( i: ^2 E- X工作流程$ w* B! O7 I0 A0 r0 E. I
![]() + B- k8 B0 f; {/ J& l
% k% K: }8 t0 u2 K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
' \* C. m2 I' c* U! Q, Sport)，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 P+ a# o6 s. P2 g* r
在DFP的CC ; i0 k; I$ b3 E F9 |: K1 p" \
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 % g$ w% x7 I& W' Q9 X" R4 y
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。, ?) H& c# ], U) ]+ a& D
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。
6 x% s: i* T2 b1 _$ f1 d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。8 j# u2 c/ ?( k B0 p
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。5 d9 x5 ~. ?. F
USB Type-C和DisplayPort，PCIE3 T, S; x8 a) @/ O: `: ]: q0 w 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。
2 q: {2 V: t6 v$ p5 x, E1 O& x, oUSB 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。
. a' A5 S" G) {' }0 a2 b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。. G$ |7 {/ }8 M) Q, R8 Z) ?) a+ a
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。
) h% t! l; F6 v& y) t! 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。$ h2 P/ Z) h3 F
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 }/ D& d1 ^% F8 X4 }
总结：" N' O7 x2 Q% N2 S
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。
; S0 _2 [1 l! C! y1 \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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