USB Type-C定義了CC pin,理解了CC pin的功能,大致上就等于理解了Type C。下面六個項目是Type C Spec所定義的CC pin功能。
DFP(Downstream Facing Port)為Host端
UFP(Upstream Facing Port)為device端。
在DFP的CC pin會有上拉電阻Rp
在UFP會有下拉電阻Rd
同的電阻組合可以用于以下幾種設(shè)備角色的識別:
下拉電阻 (Rd):用于下游端口設(shè)備(如 UFP,通常是設(shè)備或從機設(shè)備)檢測。插入主機時會檢測到下拉電阻。上拉電阻 (Rp):用于上游端口設(shè)備(如 DFP,通常是主機)檢測。插入設(shè)備時會檢測到上拉電阻。電纜存在電阻 (Ra):用于標(biāo)記電纜是否存在,用于 USB Type-C 插入方向的檢測(僅適用于有源電纜)。
在考慮上拉電阻、下拉電阻配置組合時,主要分為三種典型的情況:DFP (主機):使用上拉電阻(Rp)配置到 VBUS。Rp 可以是不同的阻值,用于表示不同的電源電流能力(默認、1.5A 或 3.0A)。UFP (設(shè)備):使用下拉電阻(Rd)配置到地。電纜:有時電纜內(nèi)也可能包含特定的電阻配置,例如 Ra,用于插入檢測。
[/ol]對于每個引腳(CC1 和 CC2),都有 3 種選擇(Rp、Rd 或開路),因此總的組合數(shù)為:
3×3=9 種組合{ 種組合}
CC1: Rp, CC2: Rp
狀態(tài):兩個引腳都連接上拉電阻(Rp)。用途:主機模式(DFP),表示這是一個主機設(shè)備,并且可以支持較高的功率輸出。
CC1: Rp, CC2: Rd
狀態(tài):CC1 連接上拉電阻(Rp),CC2 連接下拉電阻(Rd)。用途:主機(DFP)連接到設(shè)備(UFP),通常表示主機正在為設(shè)備供電。
CC1: Rp, CC2: Open
狀態(tài):CC1 連接上拉電阻(Rp),CC2 開路。用途:用于簡單的主機連接情況,表示主機可以供電,但沒有設(shè)備連接。
CC1: Rd, CC2: Rp
狀態(tài):CC1 連接下拉電阻(Rd),CC2 連接上拉電阻(Rp)。用途:從機(UFP)連接到主機(DFP),設(shè)備識別為連接到主機并接受供電。
CC1: Rd, CC2: Rd
狀態(tài):兩個引腳都連接下拉電阻(Rd)。用途:兩個設(shè)備都是從機,通常在沒有供電的情況下連接。
CC1: Rd, CC2: Open
狀態(tài):CC1 連接下拉電阻(Rd),CC2 開路。用途:設(shè)備處于待機狀態(tài),未連接到任何主機。
CC1: Open, CC2: Rp
狀態(tài):CC1 開路,CC2 連接上拉電阻(Rp)。用途:表示一個連接到電源的設(shè)備,但沒有檢測到主機。
CC1: Open, CC2: Rd
狀態(tài):CC1 開路,CC2 連接下拉電阻(Rd)。用途:設(shè)備處于未連接狀態(tài),但可以接收從下游設(shè)備的檢測信號。
CC1: Open, CC2: Open
狀態(tài):兩個引腳都開路。用途:表示沒有設(shè)備連接,或處于無電源的狀態(tài)。
舉例:
U盤(USB存儲設(shè)備) 連接到 USB Type-C 主機 時,它使用的是 設(shè)備模式(UFP,Upstream Facing Port),這意味著 U盤是一個下游設(shè)備,需要從主機獲取電力和數(shù)據(jù)通道。這種情況下,U盤的 CC1 和 CC2 引腳會使用 下拉電阻(Rd) 連接到地,以告知主機它是一個需要供電的設(shè)備。
CC1: Rd(5.1kΩ 下拉電阻):U盤的 CC1 引腳連接到下拉電阻(Rd),告訴主機它是一個 設(shè)備(UFP),需要從主機獲取電力。CC2: Open(或 Rd):U盤的 CC2 引腳可以保持開路,或同樣連接到下拉電阻(Rd),因為只需要一個 CC 引腳來確定供電方向和角色。設(shè)備通過 CC 引腳檢測主機的供電能力,并確定電流供給的檔次(500mA、1.5A 或 3.0A,具體取決于主機的 Rp 設(shè)置)。在識別到 U盤是一個需要供電的設(shè)備后,主機會通過 VBUS 為 U盤供電(通常為 5V),并同時建立 USB 數(shù)據(jù)傳輸通道,進行數(shù)據(jù)通信。
CC1 和 CC2 都連接下拉電阻(Rd,音頻附件通常使用 56kΩ)。這就是音頻設(shè)備(如耳機適配器)的典型識別方式,符合 USB Type-C 規(guī)范中的音頻附件模式。
當(dāng) USB Type-C 主機檢測到CC1 和 CC2 上連接 下拉電阻(Ra)時,會識別該設(shè)備為 音頻設(shè)備,然后開啟 音頻模式。
在音頻模式下,不需要通過 VBUS 供電,音頻設(shè)備通過 USB Type-C 的 SBU1 和 SBU2 引腳傳輸模擬音頻信號,而不是標(biāo)準的數(shù)據(jù)傳輸。
USB Type-C 通過 CC1 和 CC2 的電阻配置來識別設(shè)備的方式在某種程度上存在局限性,尤其在未來設(shè)備類型擴展時可能會遇到以下問題和挑戰(zhàn)。
盡管存在這些局限,USB Type-C 規(guī)范已經(jīng)提出了一些增強和擴展方案來解決這些問題,確保設(shè)備擴展性。USB Power Delivery (USB PD) 協(xié)議:
USB PD 是 USB Type-C 生態(tài)系統(tǒng)的一個擴展協(xié)議,支持設(shè)備進行更復(fù)雜的功能協(xié)商。通過 USB PD,設(shè)備可以交換更多信息(如電源需求、設(shè)備功能等)。關(guān)注公眾號大國物聯(lián)網(wǎng),下次講講PD協(xié)議。當(dāng)設(shè)備插入時,主機首先通過 CC1 和 CC2 檢測基礎(chǔ)角色(如主機或設(shè)備),隨后通過 USB PD 通信 確定更復(fù)雜的功能或角色。這樣,未來設(shè)備類型可以通過 PD 協(xié)議進行擴展,而不僅僅依賴 CC 引腳的電阻配置。
Alternate Mode(備用模式):
Alternate Mode 允許 USB Type-C 接口傳輸其他類型的信號(如 DisplayPort、HDMI、Thunderbolt 等)。主機和設(shè)備可以通過 CC 引腳上的電阻識別是否支持 Alternate Mode,然后通過協(xié)議進行更深層次的協(xié)商。這提供了一種靈活機制,可以在未來擴展其他功能和設(shè)備類型。
電子標(biāo)識電纜 (eMarker):
為了支持更多種類的設(shè)備,USB Type-C 還引入了 電子標(biāo)識電纜(eMarker)。這種電纜內(nèi)部集成了芯片,可以傳遞更多關(guān)于電纜或設(shè)備的詳細信息,如電纜類型、功率能力、數(shù)據(jù)速率等。它彌補了僅依靠電阻識別方式的不足。
設(shè)備內(nèi)置通信協(xié)議:
一些復(fù)雜設(shè)備通過 內(nèi)置通信協(xié)議(例如 USB PD 或設(shè)備自帶的特定協(xié)議)來提供更詳細的功能協(xié)商。例如,某些擴展塢、顯示設(shè)備或高端外設(shè)在使用 Type-C 接口時,插入后會通過專用協(xié)議與主機進行通信,確定具體的功能和支持的能力。
[/ol]CC1,CC2還可以配置不同的供電能力
未連接之前,DFP的VBUS是沒有輸出的。當(dāng)DFP與UFP連接后,CC pin相接,DFP的CC pin偵測到UFP pulldown Rd,表示接到Device,DFP便打開VBUS的FET開關(guān),輸出VBUS電源給UFP。
USB Type-C 支持三種基本電流供電能力:默認 USB 功率(500mA/900mA):用于傳統(tǒng) USB 2.0 和 USB 3.0 供電。1.5A @ 5V:中等功率供電。3.0A @ 5V:高功率供電,通常用于快充等高功耗場景。
[/ol]Rp 阻值對應(yīng)的電流能力如下:
CC1用來偵測正插,CC2用來偵測反插。
當(dāng)主機(DFP)連接到設(shè)備(UFP)時:主機 在 CC1 和 CC2 上連接 上拉電阻(Rp),上拉到 VBUS(5V)。設(shè)備 在 CC1 和 CC2 上連接 下拉電阻(Rd),通常下拉到 GND(地)。
[/ol]因此,形成分壓電路,并根據(jù)電阻的比值計算出電壓值。
VBUS:通常是 5V(在默認模式下)。Rp:主機的上拉電阻,取決于主機希望告知的電流能力(10kΩ、22kΩ 或 56kΩ)。Rd:設(shè)備的下拉電阻,通常為 5.1kΩ。
如果 CC 引腳電壓 小于 1V,則主機提供 默認 USB 電流(500mA 或 900mA)。如果 CC 引腳電壓在 1V 到 2V 之間,則主機可以提供 1.5A 的電流。如果 CC 引腳電壓接近 1.6V 到 2.5V,則主機可以提供 3.0A 的電流。
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