不仅仅是快充,原来Type-C设计这么强悍!


 


Type-C作为手机上已经发展多年的的接口已经很普遍了,它集成了显示供电USB2.0 USB3.0数据传输,最重要的还支持正反插!这么强大的Type-C不用到开发板上有点可惜了,当然为集成这么多功能,Type-C的原理设计上还是稍微复杂点,今天就结合FETOK3399-C开发板带大家简单了解下。



先说说Type-C支持正反插这事,这应该是USB标准化组织做的最体谅人民大众的事了,在这前使用USB基本需要插2遍以上甚至反复插

然后上帝疯了,说要有正反插,于是有了Type-C,那Type-C是如何做实现的呢?

 

USB Type-C的协议手册里对接口和插头有如下定义:

 

 

 

可以比较明显的看出来接口定义中的对称设计电源USB2.0数据都是很严格的对称,那剩下的都是啥信号?

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

这几对差分信号均为USB3.0的数据信号(USB3.1 gen24对差分全部用作数据传输),USB3.0的速度由于比较快,最高达到了5Gbps ,所以不能像USB2.0那样直接一跟线分叉接到连接器上,需要专门的USB SWITCH进行数据线的交换,而FET3399 CPU自带转换器,所以直接接到核心板上即可。

C C1 CC2

这是TYPE-C里面最重要的信号,正反插的灵魂所在,先来张图看看正反插有几种可能


乍一想只有两种情况,正插和反插嘛,如蓝色线,但仔细一想还有可能线内部进行了交叉如红色线,所以有四种情况,那USB控制器如何知道是哪一种状态呢?

CC引脚就起作用了,CC是Communication Channel的缩写,既然是通信用的那肯定先有个规范,Type-C协议对CC通信如何使用用一张图说明,如下


两种模式 一种是电压源 一种是电流源其实呢都是为了检测下CC引脚的电压,只不过电流源在电缆较长或者说线阻较大的情况下比较稳定。线缆内部都是只有一根CC线的,另一个CC引脚会对地加一个电阻Ra通过source端的Rp电阻或者Ip电流在CC端产生一个电压,这个电压就能指示线缆在source端的正反状态,sink端的CC引脚会对地加一个Rd电阻,同样可以识别正反状态同时线缆里实际存在的那一根CC线还可以通过Rp Rd电阻或者电流的大小来指示source端的供电能力因此如果不引入PD协议,Type-C最大支持到3.0A 5V的供电能力



当然这只是常规的主设备到从设备的供电方式,TYPE-C还支持数据流的双向通信,电源流的双向传递,甚至音频的数据直接传递,这些都需要CC来做判断,就有了下图:

 

TYPE-C由于有了更强大的角色转换能力对主设备的描述也就随之细化,如:

对供电能力的描述分为

Source only 只提供电源

Sink only 只接收电源

Dual-Role-Power(DRP)  双角色

U SB 数据流向描述分为

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) 双角色 可以理解成OTG

 

SBU

作为Type-C USB3.0的一个预留引脚,在USB4中做双线通道的初始化和管理,还可以做为耳机接口中的MIC信号使用

 

 

 

V conn

一张图解释下Vconn,一般有Emark芯片的线缆会用到Vconn供电,当一个CC确认方向后Source端的另一个CC会切换成Vconn为Emark供电,带有Emark芯片的线缆能通过CC与设备进行通信,反馈此线缆的温度,承受电流能信息,对于大功率充电的安全性还是有很大帮助的。


 

看完每一个引脚的作用再看下面这张图是不是有点恍然大悟,不得不感叹下TYPE-C的巧妙设计。

 

飞凌OK3399-C开发板上就有这样一个支持除PD供电功能外的全功能Type-C,甚至里面集成了DP显示信号,可以直接通过Type-C输出4K图像,小伙伴们还不快来试一试。

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