USB Type-C和USB PD_usb-c pd

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参考

USB Type-C Spec R2.0
USB Type C规范详解
USB-C(USB Type-C)规范的简单介绍和分析
意法半导体STM32G0生态系统扩展功能支持通用微控制器将USB-C用作标准接口
AN4775
TypeC 基础知识
TYPEC线改成OTG线制作
type-c转type A 3.0线以及otg线序
Molex USB TYPE C 连接器，PCB布线指南
TypeC接口小记

特点

• 外形纤薄，可翻转拔插方向：正反随便插
• USB Power Delivery提供100W电力
• 支持更多协议Display Port，HDMI，VGA，Ethernet
• USB3.1 Gen2 10Gbps

引脚功能

USB2.0规范的电缆长度小于4米，USB3.2 Gen1的长度小于2米，USB3.2Gen2的电缆长度小于1米。SDP屏蔽差分线的阻抗控制在90Ω±5Ω，单端同轴线控制在45Ω±3Ω。阻抗应该用200 ps(10%-90%)的上升时间来评估。电源VBUS和GND，电源的压降要小于500mV，Gnd上面的压降要小于250mV

• 插座多出CC1和CC2管脚，插头只多出CC管脚来建立信号定位，另一个多出的管脚用作VCONN，为电子元器件供电，
• 另外USB2.0 D+/D-线只会实现一组
• VBUS电源，支持5V到20V，通过CC来进行协商
• SBU管脚，audio模式，display模式通过这个脚传送，用于USB拓展功能。

CC(Configuration Channel)
配置通道，这是USB Type-C里新增的关键通道。它的作用有检测正反插，检测USB连接识别可以提供多大的电压和电流，USB设备间数据与VBUS的连接建立与管理等。插座多出CC1和CC2管脚，插头只多出一个CC管脚。

• 检测USB设备是否接入；
• 检测USB插入方向，并以此建立USB 数据通道的路由；
• 插入后帮助建立USB设备角色（谁为HOST，谁为Device）；
• 发现并配置VUBS，配置USB PD供电模式；
• 配置Vconn；
• 发现和配置可选的备用和辅助模式；

VCONN（只有在插头上才会有该信号），当线缆里有芯片的时候，用来给线缆里的芯片供电（3.3V或5V）

配置处理

DFP(Downstream Facing Port)：
下行端口，可以理解为Host，DFP提供VBUS，可以提供数据。在协议规范中DFP特指数据的下行传输，笼统意义上指的是数据下行和对外提供电源的设备。典型的DFP设备是电源适配器。
UFP(Upstream Facing Port)：
上行端口，可以理解为Device，UFP从VBUS中取电，并可提供数据。典型设备是U盘，移动硬盘。
DRP(Dual Role Port)：
双角色端口，DRP既可以做DFP(Host)，也可以做UFP(Device)，也可以在DFP与UFP间动态切换。典型的DRP设备是笔记本电脑。

Source端CC脚有一个上拉电阻Rp，Sink端有一个下拉电阻Rd，通过的阻值来控制供电能力，需要USB PD电力传输时，使用Bi-phase Mark Coded（BMC）编码协议，通过CC管脚进行通信。在连接时，Source检测到CC管脚都为高电平，Sink端检测到CC管脚都未低电平。连接后，形成分压，电平为中间值。

Rp的阻值与对应的供电能力，

Rd的阻值是5.1K，精度为10%，否则不能发现电源的供电能力，

alternate 模式

USB PD 是在 CC pin 上传输，PD 有个 VDB（Vendor defined message ）功能，定义了 Device 端 ID，读到了支持 DP 或者 PCIe 的装置，就进入 alternate 模式。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。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。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。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。