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作者:HywelStar
1. Type-C Port 行为和系统模型
1.1 Type-C Port 行为
Power Supply
,数据传输Data Transmission
;在不一样的功能下,具有不一样的角色和行为:Source :供电方的角色下,能为Sink 端提供电源,比如是充电器的一端; Sink :耗电方角色,计入Source 将消耗Vbus Power,比如是充电宝; Dual-Role-Power: DRP
作为Power 的Source or Sink,是可以动态进行切换。典型的DRP设备是笔记本电脑。设备刚连接时作为哪一种角色,由端口的Power Role决定;后续也可以通过switch过程更改。
DFP-mode only :Downstream Facing Port, 下行端口,相当于USB中的Host 角色,相当于车载主机的USB; UFP-mode only :Upstream Facing Port 上行端口,相当于USB 中的Device角色,相当于U盘; Dual-Role Data :DRD 双角色,等于两种角色都可以,在软件中可以配置进行切换,相当于手机USB;
Data Role
和Power Role
都有相应的设备举例。Host
和Device
:在USB 总线是一个主从的数据总线,在一条总线当中,只能存在一个USB主机,其他都是为从机,这样才能正常通信上,在早期设计阶段就已经考虑到这个,在协议通信上上已经设计。1.2 USB Type-C 系统实现模型
USB Type-C 系统实现模型看出主要分为三大部分,左边通信接口,中间Type-C 管理,右边电源;这个部分在软件编码上有相应对应,通信,控制,充电管理。主要在中间部分:
USB Type-C Port Controller
• USB Power Delivery PHY
• CC Logic Function
• USB Power Delivery Protocol
• Interface to system software via UCSI
2. Type-C CC引脚功能
正插:A1对A1
反插:A1对B1
2.1 检测 USB 端口角色
表中主要根据CC1 CC2 的引脚状态判断,当前接入,有6种状态。其中最后一种Audio Apdapter Mode attached
,Type-C 耳机就是典型的一种应用;
举例:可以看到CC1 CC2 都是下拉状态
2.2 识别电缆方向建立信号路由
2.3 两个DRP 连接协商
DRP
这种情况,等于说可以作为供电,可以是耗电。当DPR接到UFP装置,DRP会转换为DFP。当DRP接到DFP装置,DRP会转换为UFP。2.4 配置VCONN
2.5 发现并配置 VBUS
发现并配置 VBUS,这个部分应该是属于Type-C 供电,多用于快充充电相关功能。对于USB Type-C 提供最大电流,需要CC pin 进行探测,Type-C 端口可以提供5V/3A ,但是如果配合使用USB PD 协议,供电能力将会大大提高,USB PD协议通过CC引脚传输协议数据,负责电源的协商和管理。CC引脚用于发现设备连接状态,并通过USB PD进行更复杂的电源协商。
首先需要DFP 去检测当前连接的USB 角色,可以参考2.1 检测 USB 端口角色
CC引脚检测:当设备连接到Type-C端口时,CC引脚的电阻值可以确定电源的能力和设备的电流需求。
CC :DFP通过CC引脚上的电压告知UFP供电能力,UFP端的下拉电阻Rd=5.1K,DFP就可以通过其上拉电阻或者电流源在CC引脚上产生电压。
关于阻值的大小电流源规格如图:
USB PD协商:通过CC引脚,设备可以使用USB PD协议与电源进行通信。USB PD协议允许设备和电源进行电流、电压以及功率的动态协商,从而确保所需的功率能够满足需求。
2.6 Type-C 其他功能
2.6.1 替代模式(Alternate Mode, Alt Mode)
2.6.2 外设模式(Accessory Mode)
外部配件:如键盘、鼠标、耳机等外设可以通过外设模式连接到主机设备,提供输入和输出功能。 外围设备:例如USB Type-C到以太网适配器,可以在外设模式下进行网络连接。
2.6.3 扩展应用
3. 总结
Type-C
的工作原理大致分析,主要有数据传输和供电两个大部分,另外主要在于CC 脚的分析,重点也是在CC ,理解CC 脚对Type-C 的理解也有更深的认识。由于Type-C 应用广泛,不仅在于充电,传输数据都有了很大提升,技术迭代,知识点也非常繁多。Type-C
已经成为了一种趋势,虽然目前还有很多Type A
口,但相信Type-C
将会拿宝座。另外提及到Type-C
线选择,这里建议选择这种全功能线,功能都可以实现,质量选择好一些问题不大。
参考官网:
https://www.usb.org/sites/default/files/D1T1-2%20-%20USB%20Type-C%20System%20Overview.pdf