USB TYPE-C
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USB Type-C配置通道(CC)引脚功能

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USB Type-C定义了CC pin,理解了CC pin的功能,大致上就等于理解了Type C。下面六个项目是Type C Spec所定义的CC pin功能。

1. Detect attach of USB ports,e.g. a DFP to a UFP

DFP(Downstream Facing Port)为Host端,UFP(Upstream Facing Port)为device端。在DFP的CC pin会有上拉电阻Rp,在UFP会有下拉电阻Rd。在DFP与UFP未连接之前,DFP的VBUS是没有输出的。当DFP与UFP连接后,CC pin相接,DFP的CC pin侦测到UFP pulldown Rd,表示接到Device,DFP便打开VBUS的FET开关,输出VBUS电源给UFP。

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DFP可由CC1与CC2 pin的负载阻抗来判断连接状态,并侦测它是否接到debug or Audio accessory装置。

CC1用來偵測正插,CC2用來偵測反插。

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2. Resolve cable orientation and twist connections to establish USB data bus routing

由于Type-C是支持正反插,CC pin被用来侦测正反插,从DFP的角度来看,当CC1接到Pulldown就是正插,如果是CC2接到Pulldown就是反插。在侦测完正反插后,就会输出相对应的USB信号,例如CC1对应的是SSTX1与SSRX1。下图的右边整合了MUX,由于USB 3.1的data rate高达10 Gbps,为了避免PCB的走线出现分支,所以正反插进来的信号会由MUX来切换,正插时,切换到SSRX1&SSTX1,反插时,切换到SSRX2&SSTX2。
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3. Establish DFP and UFP roles between two attached ports

除了DFP、UFP,Type-C spec还定义了DRP(Dual Role port),DRP可以做为DFP也可以做为UFP,可以供电,也可以受电。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。当两个DRP装置接在一起,两个装置会Random地,一方为DFP,一方为UFP。
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4. Discover and configure VBUS: USB Type-C Current modes or USB Power Delivery

下表为Type-C VBUS输出选项,USB 2.0,USB3.1,USB BC1.2是先前USB协会定义的标准,可以跟Type-C兼容。USB Type-C current 1.5A与3A是Type-C所定义的,需要有CC pin来做侦测。USB PD的功能还需要有USB PD Phy chip来完成Protocol沟通,而Protocol信号是载在两端连接的CC pin上。
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Type-C如何去决定要执行那个模式呢?这也需要靠CC pin。先前提到DFP会有上拉电阻Rp,UFP会有下拉电阻Rd,当DFP与UFP相接,CC pin上就会有分压,Rd是固定5.1k,而Rp就会依照DFP的类别,而有不一样的阻值。UFP会monitor CC pin上的分压来知道DFP的VBUS种类。另外DFP也用不同大小的定电流源来供给CC pin,当电流流到uRd,同样可以产生电压,让UFP知道DFP的VBUS模式。
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Type-C spec定义了DFP在不同模式下,在CC pin要供多大的电流或是要用多大的上拉电阻Rp阻值。
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在UFP是由CC pin上的电压,来得知DFP的VBUS输出能力。例如DFP为5V/3A,它可以在CC pin上供330uA的电流,在UFP端的CC pin上就会得到330uA * 5.1k=1.683V,UFP就可以判断

DFP为vRd-3.0。或是DFP用一个上拉电阻10K到VBUS,UFP端的CC pin上的电压为

5v * 5.1k /(5.1k+10k)=1.688V,UFP一样可以判断DFP为vRd-3.0。
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USB Type C也支持USB PD,而USB PD的Protocol会转为BMC的信号,在CC pin上传输。

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5. Configure VCONN

CC pin有CC1,CC2,当其中1 pin被用来做DFP,UFP之间的连接,另1pin用就来供VCONN。由Figure4.5可以发现,当Cable内将另一个CC pin接一个下拉电阻Ra,这表示这是一条主动式Cable,需要被供电的。DFP侦测到Ra,便会输出VCONN在CC pin,供电给Cable。Ra的阻抗是定义为800ohm ~1200ohm。

6. Discover and configure optional Alternate and Accessory modes

USB PD的VDM(Vendor defined message)功能,可以让host与device认到对方的ID,而进到alternate mode.,VDM也是透过CC pin来传输的。下面为一个Alternate mode在Dock的例子,system认到dock装置,知道dock有PCIe装置,于是system利用Type-C的SBU1/SBU2、Tx2/Rx2来传输PCIe信号。
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当CC1与CC2 pin上各接一个下拉电阻,阻值≤Ra,这表示system接到了Audio Accessory,system

进到accessory mode。如下图,Type C的CC pin接到耳机的DET pin,当耳机插入时,DET pin被拉到low,system进到accessory mode。system需要自动切换Type C上的信号,让DP/DN甩来输出耳机的左右声道。SBU1/SBU2用来作MIC/AGND function,依照system是支持OMTP或CTIA的耳机。
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参考文章:
http://kevinzhengwork.blogspot.com/2014/08/usb-type-c-configuration-channel-cc-pin.html
https://www.anandtech.com/show/8539/usb-power-delivery-v20-and-billboard-device-class-v10-specifications-finalized

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