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飞凌嵌入式-ELFBOAD 常见的USB接口及其不同版本介绍第二期

USB Type-C

图片2.png

USB TYPE-C全功能引脚图

端口类型

数据:

· 下行端口(Downstream Facing Port,DFP) :主机 / 下行集线器端口。典型示例为传统的标准 Type-A 端口。

· 上行端口(Upstream Facing Port,UFP) :设备 / 上行集线器端口。典型示例为传统的标准 Type-B 端口。

· 双重角色端口(Dual-Role Port,DRP) :连接事件发生前,在 DFP 端口和 UFP 端口之间切换的端口。初始连接事件后,可通过 USB 供电协议协商进行动态交换。

供电:

· 拉电流电源 / 供电设备 :5V-20V 时的拉电流最多为 5A。典型示例为传统的标准 Type-A 端口。

· 灌电流电源 / 耗电设备:5V-20V 时的灌电流最多为 5A。典型示例为传统的标准 Type-B 端口。

引脚定义

Type-C 分公母头(插头与插座),两者引脚大部分呈镜像分布。

Type-C 插座:
图片3.png

Type-C 插头:

图片4.png

对接示意图(全功能):

图片5.png

引脚功能描述:

引脚 名称 功能 详细说明
A1 GND 接地
A2 TX1+ USB3.1 或备用模式 与TX1- 共同构成 10 Gbps 差分对
A3 TX1- USB3.1 或备用模式 与TX1+ 共同构成 10 Gbps 差分对
A4 VBUS 电源 最低支持60W(与所有 VBUS 结合使用)
A5 CC1 CC 或 VCONN 用于方向检测、电流能力通告检测及USB2.0 BMC 通信
A6 D+ USB2.0
A7 D- USB2.0
A8 SBU1 备用模式 低速边带信号,仅供备用模式使用
A9 VBUS 电源 最低支持60W(与所有 VBUS 结合使用)
A10 RX2- USB3.1 或备用模式 与RX2+ 共同构成 10 Gbps 差分对
A11 RX2+ USB3.1 或备用模式 与RX2- 共同构成 10 Gbps 差分对
A12 GND 接地
B1 GND 接地
B2 TX2+ USB3.1 或备用模式 与TX2- 共同构成 10 Gbps 差分对
B3 TX2- USB3.1 或备用模式 与TX2+ 共同构成 10 Gbps 差分对
B4 VBUS 电源 最低支持60W(与所有 VBUS 结合使用)
B5 CC2 CC 或 VCONN 用于方向检测、电流能力通告检测及USB2.0 BMC 通信
B6 D+ USB2.0
B7 D- USB2.0
B8 SBU2 备用模式 低速边带信号,仅供备用模式使用
B9 VBUS 电源 最低支持60W
B10 RX1- USB3.1 或备用模式 与RX1+ 共同构成 10 Gbps 差分对
B11 RX1+ USB3.1 或备用模式 与RX1- 共同构成 10 Gbps 差分对
B12 GND 接地

供电协议:

模式 标称电压 最大电流
USB2.0 5V 500 mA
USB3.0/USB3.1 5V 900 mA
USB BC1.2 5V 1.5A
USB Type-C Current @ 1.5A 5V 1.5A
USB Type-C Current @ 2.0A 5V 3.0A
USB PD 最高20V 最高5A

CC 引脚

在USB Type-C规范中,主机(下行端口,DFP)通过CC1和CC2引脚使用上拉电阻(Rp)来向设备(上行端口,UFP)指示其供电能力。具体的上拉电阻值会影响设备检测到的电流能力,以下是一个典型的电阻值与对应的电流能力表:

Rp电阻值(千欧) 供电电流能力
56千欧 Default USB Power (500 mA for USB 2.0, 900 mA for USB 3.0)
22千欧 1.5A
10千欧 3A

工作原理

上拉电阻 (Rp):用于DFP(主机)端,通过连接到3.3V或5V的电源,告知UFP(设备)DFP可以提供的电流。

下拉电阻 (Rd):用于UFP(设备)端,通过连接到地,以检测DFP的供电能力。

当设备(UFP)连接到主机(DFP)时,它会通过CC1或CC2引脚检测到相应的电压,这个电压由DFP的上拉电阻(Rp)决定,并根据表中的电阻值来判断主机的供电能力。

正反向检测

在USB Type-C的连接中,CC1和CC2引脚用于正反向检测:

如果CC1检测到有效的上下拉(即检测到Rp),则表示连接为正向。

如果CC1没有检测到有效的上下拉,但CC2检测到了,则表示连接为反向。

具体步骤

  1. 连接时:

    DFP通过上拉电阻(Rp)将CC1和CC2引脚分别上拉至3.3V或5V。

    UFP通过下拉电阻(Rd)将CC1或CC2引脚拉至地。

  2. 电缆插入:

    如果插入方向使得CC1引脚接触到DFP的上拉电阻(Rp),则CC1会被上拉,UFP检测到相应的电压,表示正向连接。

    如果插入方向使得CC2引脚接触到DFP的上拉电阻(Rp),则CC2会被上拉,UFP检测到相应的电压,表示反向连接。

图片6.png

电压检测与电流能力

Default USB Power:当Rp为56 kΩ时,CC引脚的电压范围约为0.8V至2.2V。

1.5A:当Rp为22 kΩ时,CC引脚的电压范围约为1.6V至3.0V。

3A:当Rp为10 kΩ时,CC引脚的电压范围约为2.7V至3.6V。

通过这种机制,UFP可以检测到实际的电压并确定DFP的供电电流能力,从而实现安全有效的供电和通信。

总结:

通过上述文章的学习我们主要了解了USB设备兼容性、数据传输速度、电源供应能力、连接器类型,通过了解这些内容可以帮助我们更好的选择合适的设备、提高传输效率、满足电源需求,同时掌握USB接口标准也可以更好地理解和应用USB技术。

最后祝大家在学习的过程中都能收获满满!

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