不僅僅是快充,原來Type-C設計這么強悍!

原創 2020-04-10 17:01:00 Type rk3399 OK3399


 


Type-C作為手機上已經發展多年的的接口已經很普遍了,它集成了顯示、供電USB2.0 USB3.0數據傳輸,最重要的還支持正反插!這么強大的Type-C不用到開發板上有點可惜了,當然為集成這么多功能,Type-C的原理設計上還是稍微復雜點,今天就結合FETOK3399-C開發板帶大家簡單了解下。




先說說Type-C支持正反插這事,這應該是USB標準化組織做的最體諒人民大眾的事了,在這前使用USB基本需要插2遍以上甚至反復插。

然后上帝瘋了,說要有正反插,于是有了Type-C,那Type-C是如何做實現的呢?

 

USB Type-C的協議手冊里對接口和插頭有如下定義:

 

 

 

可以比較明顯的看出來,接口定義中的對稱設計、電源、USB2.0數據都是很嚴格的對稱,那剩下的都是啥信號?

TX1+ TX1- RX1+ RX1- RX2- RX2+ TX2- TX2 +

這幾對差分信號均為USB3.0的數據信號(USB3.1 gen24對差分全部用作數據傳輸),USB3.0的速度由于比較快,最高達到了5Gbps ,所以不能像USB2.0那樣直接一跟線分叉接到連接器上,需要專門的USB SWITCH進行數據線的交換,而FET3399 CPU自帶轉換器,所以直接接到核心板上即可。

C C1 CC2

這是TYPE-C里面最重要的信號,正反插的靈魂所在,先來張圖看看正反插有幾種可能


乍一想只有兩種情況,正插和反插嘛,如藍色線,但仔細一想還有可能線內部進行了交叉如紅色線,所以有四種情況,那USB控制器如何知道是哪一種狀態呢?

CC引腳就起作用了,CC是Communication Channel的縮寫,既然是通信用的那肯定先有個規范,Type-C協議對CC通信如何使用用一張圖說明,如下


兩種模式 一種是電壓源 一種是電流源。其實呢都是為了檢測下CC引腳的電壓,只不過電流源在電纜較長或者說線阻較大的情況下比較穩定。線纜內部都是只有一根CC線的,另一個CC引腳會對地加一個電阻Ra,通過source端的Rp電阻或者Ip電流在CC端產生一個電壓,這個電壓就能指示線纜在source端的正反狀態,sink端的CC引腳會對地加一個Rd電阻,同樣可以識別正反狀態。同時線纜里實際存在的那一根CC線還可以通過Rp Rd電阻或者電流的大小來指示source端的供電能力。因此如果不引入PD協議,Type-C最大支持到3.0A 5V的供電能力



當然這只是常規的主設備到從設備的供電方式,TYPE-C還支持數據流的雙向通信,電源流的雙向傳遞,甚至音頻的數據直接傳遞,這些都需要CC來做判斷,就有了下圖:

 

TYPE-C由于有了更強大的角色轉換能力對主設備的描述也就隨之細化,如:

對供電能力的描述分為

Source only 只提供電源

Sink only 只接收電源

Dual-Role-Power(DRP)  雙角色

U SB 數據流向描述分為

DFP only 下行端 可以理解成HOST

UFP only  上行端 可以理解成DEVICE

Dual-Role-Data(DRD) 雙角色 可以理解成OTG

 

SBU

作為Type-C USB3.0的一個預留引腳,在USB4中做雙線通道的初始化和管理,還可以做為耳機接口中的MIC信號使用。

 

 

 

V conn

一張圖解釋下Vconn,一般有Emark芯片的線纜會用到Vconn供電,當一個CC確認方向后Source端的另一個CC會切換成Vconn為Emark供電,帶有Emark芯片的線纜能通過CC與設備進行通信,反饋此線纜的溫度,承受電流能信息,對于大功率充電的安全性還是有很大幫助的。


 

看完每一個引腳的作用,再看下面這張圖是不是有點恍然大悟,不得不感嘆下TYPE-C的巧妙設計。

 

飛凌OK3399-C開發板上就有這樣一個支持除PD供電功能外的全功能Type-C,甚至里面集成了DP顯示信號,可以直接通過Type-C輸出4K圖像,小伙伴們還不快來試一試。

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