TYPEC 接口芯片CC邏輯原理與必要性

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1、USB?Type-C憑借其自身強(qiáng)大的功能，在Apple，?Intel，?Google等廠商的強(qiáng)勢(shì)推動(dòng)下，必將迅速引發(fā)一場(chǎng)USB接口的革命，并將積極影響我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?。為了能夠使自己的設(shè)備兼容這些接口，通常需要增加一個(gè)TYPEC接口CC邏輯控制芯片，但其實(shí)并不是每一種設(shè)備都需要增加CC邏輯控制芯片(例如：?Legendary?Technology?LDR6013)。本文討論一個(gè)重要的專業(yè)問題：USB?Type-C設(shè)備到底是否需要CC邏輯檢測(cè)與控制芯片?　　要回答這個(gè)問題，我們得先從基本概念談起?！　FP(Downstream?Facing?Port)：　　下行端口，可以理解為Ho

2、st，DFP提供VBUS，也可以提供數(shù)據(jù)。典型的DFP設(shè)備是電源適配器，因?yàn)樗肋h(yuǎn)都只是提供電源?！　FP(Upstream?Facing?Port)：上行端口，可以理解為Device，UFP從VBUS中取電，并可提供數(shù)據(jù)。典型設(shè)備是U盤，移動(dòng)硬盤，因?yàn)樗鼈冇肋h(yuǎn)都是被讀取數(shù)據(jù)和從VBUS取電，當(dāng)然不排除未來可能出現(xiàn)可以作為主機(jī)的U盤。　　DRP(Dual?Role?Port)：雙角色端口，DRP既可以做DFP(Host)，也可以做UFP(Device)，也可以在DFP與UFP間動(dòng)態(tài)切換。典型的DRP設(shè)備是電腦(電腦可以作為USB的主機(jī)，也可以作為被充電的設(shè)備(蘋果新推出的MacBook

3、)，具OTG功能的手機(jī)(手機(jī)可以作為被充電和被讀數(shù)據(jù)的設(shè)備，也可以作為主機(jī)為其他設(shè)備提供電源或者讀取U盤數(shù)據(jù))，移動(dòng)電源(放電和充電可通過一個(gè)USB?Type-C，即此口可以放電也可以充電)?！　C(Configuration?Channel)：配置通道，這是USB?Type-C里新增的關(guān)鍵通道，它的作用有檢測(cè)USB連接，檢測(cè)正反插，USB設(shè)備間數(shù)據(jù)與VBUS的連接建立與管理等?！　SB?PD(USB?Power?Delivery)：PD是一種通信協(xié)議，它是一種新的電源和通訊連接方式，它允許USB設(shè)備間傳輸最高至100W(20V/5A)的功率，同時(shí)它可以改變端口的屬性，也可以使端口在

4、DFP與UFP之間切換，它還可以與電纜通信，獲取電纜的屬性?！　lectronically?Marked?Cable：封裝有E-Marker芯片的USB?Type-C有源電纜，DFP和UFP利用PD協(xié)議可以讀取該電纜的屬性：電源傳輸能力，數(shù)據(jù)傳輸能力，ID等信息。所有全功能的Type-C電纜都應(yīng)該封裝有E-Marker，但USB2.0?Type-C電纜可以不封裝E-Marker.　　USB?Type-C設(shè)備DFP-to-UFP配置流程與VBUS管理有如下主要流程：　　設(shè)備連接與分開檢測(cè)：DFP需要檢測(cè)到CC管腳上有某個(gè)電壓時(shí)，判斷UFP設(shè)備已插入或拔出，來提供和管理VBUS.當(dāng)沒有UF

5、P設(shè)備插入時(shí)，必須關(guān)閉VBUS，這是與現(xiàn)有電源適配器最大的不同點(diǎn)。因此所有的DFP設(shè)備需要CC邏輯檢測(cè)與控制芯片以及VBUS開關(guān)電路?！　〔迦敕较驒z測(cè)：如圖1，雖然USB?Type-C插座和插頭的兩排管腳上下對(duì)稱，USB數(shù)據(jù)信號(hào)都有兩組重復(fù)的通道，但主控芯片通常只有一組TX/RX和D+/-通道。由于USB2.0的數(shù)據(jù)率最高只有480Mbps，可以不考慮信號(hào)走線的阻抗連續(xù)性而得到較好地?cái)?shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，因此USB2.0的D+/-信號(hào)可以不被MUX控制而直接從主控芯片一分二連接至USB?Type-C插座的兩組D+/-管腳上。但USB3.0或者USB3.1的數(shù)據(jù)率高達(dá)5Gbps或者10Gbps，如

6、果信號(hào)線還是被簡(jiǎn)單地一分二的話，不連續(xù)的信號(hào)線阻抗將嚴(yán)重破壞數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，因此必須由MUX切換來保證信號(hào)路徑阻抗的一致性，以確保信號(hào)傳輸質(zhì)量。下圖中右側(cè)所示的MUX從TX1/RX1和TX2/RX2中選擇一路連接至主控芯片，而這個(gè)MUX就必須被CC?Logic控制。?因此，在USB2.0應(yīng)用中，無需考慮方向檢測(cè)問題，但USB3.0或者USB3.1應(yīng)用中，必須考慮方向檢測(cè)問題。但必須注意的是在USB3.0/USB3.1的應(yīng)用中，有一種情況也可以不需要MUX，即不需要方向檢測(cè)，如圖2所示，不管是正插還是反插，左側(cè)主機(jī)都可以根據(jù)CC管腳上的狀態(tài)來切換MUX來連通USB3.0/USB3.1信號(hào)。此

7、場(chǎng)景發(fā)生在右側(cè)設(shè)備永遠(yuǎn)是UFP的情況下，比如U盤，移動(dòng)硬盤等?！　∫虼?，USB3.0/USB3.1應(yīng)用中，除UFP設(shè)備以外的所有設(shè)備都需要CC邏輯檢測(cè)與控制芯片。建立DFP-to-UFP和VBUS管理與檢測(cè)　　DRP在待機(jī)模式下每50ms在DFP和UFP間切換一次。當(dāng)切換至DFP時(shí)，CC管腳上必須有一個(gè)上拉至VBUS的電阻Rp或者輸出一個(gè)電流源，當(dāng)切換至UFP時(shí)，CC管腳上必須有一個(gè)下拉至GND的電阻Rd.此切換動(dòng)作必須由CC?Lo