| USB Type-C憑借其自身強大的功能，在A(yíng)pple, Intel, Google等廠(chǎng)商的強勢推動(dòng)下，必將迅速引發(fā)一場(chǎng)USB接口的革命，并將積極影響我們日常生活的方方面面。本文討論一個(gè)重要的專(zhuān)業(yè)問(wèn)題：USB Type-C設備到底是否需要CC邏輯檢測與控制芯片？
要回答這個(gè)問(wèn)題，我們得先從基本概念談起。
DFP(Downstream Facing Port): 下行端口，可以理解為Host，DFP提供VBUS，也可以提供數據。典型的DFP設備是電源適配器，因為它永遠都只是提供電源。
UFP(Upstream Facing Port): 上行端口，可以理解為Device，UFP從VBUS中取電，并可提供數據。典型設備是U盤(pán)，移動(dòng)硬盤(pán)，因為它們永遠都是被讀取數據和從VBUS取電，當然不排除未來(lái)可能出現可以作為主機的U盤(pán)。
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設備是電腦(電腦可以作為USB的主機，也可以作為被充電的設備（蘋(píng)果新推出的MAC Book Air）)，具OTG功能的手機(手機可以作為被充電和被讀數據的設備，也可以作為主機為其他設備提供電源或者讀取U盤(pán)數據)，移動(dòng)電源(放電和充電可通過(guò)一個(gè)USB Type-C，即此口可以放電也可以充電)。
CC（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USB連接，檢測正反插，USB設備間數據與VBUS的連接建立與管理等。
USB 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DFP與UFP之間切換，它還可以與電纜通信，獲取電纜的屬性。
Electronically 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，數據傳輸能力，ID等信息。所有全功能的Type-C電纜都應該封裝有E-Marker，但USB2.0 Type-C電纜可以不封裝E-Marker。
USB Type-C設備DFP-to-UFP配置流程與VBUS管理有如下主要流程：
設備連接與分開(kāi)檢測：DFP需要檢測到CC管腳上有某個(gè)電壓時(shí)，判斷UFP設備已插入或拔出，來(lái)提供和管理VBUS。當沒(méi)有UFP設備插入時(shí)，必須關(guān)閉VBUS。因此所有的DFP設備需要CC邏輯檢測與控制芯片。
插入方向檢測：如圖1，雖然USB Type-C插座和插頭的兩排管腳上下對稱(chēng)，USB數據信號都有兩組重復的通道，但主控芯片通常只有一組TX/RX和D+/-通道。由于USB2.0的數據率最高只有480Mbps, 可以不考慮信號走線(xiàn)的阻抗連續性而得到較好地數據傳輸質(zhì)量，因此USB2.0的D+/-信號可以不被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的數據率高達5Gbps或者10Gbps，如果信號線(xiàn)還是被簡(jiǎn)單地一分二的話(huà)，不連續的信號線(xiàn)阻抗將嚴重破壞數據傳輸質(zhì)量，因此必須由MUX切換來(lái)保證信號路徑阻抗的一致性，以確保信號傳輸質(zhì)量。下圖中右側所示的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應用中，無(wú)需考慮方向檢測問(wèn)題，但USB3.0或者USB3.1應用中，必須考慮方向檢測問(wèn)題。
圖1 USB Type-C數據走線(xiàn)邏輯模型
但必須注意的是在USB3.0/USB3.1的應用中，有一種情況也可以不需要MUX，即不需要方向檢測，如圖2所示，不管是正插還是反插，左側主機都可以根據CC管腳上的狀態(tài)來(lái)切換MUX來(lái)連通USB3.0/USB3.1信號。此場(chǎng)景發(fā)生在右側設備永遠是UFP的情況下，比如U盤(pán)，移動(dòng)硬盤(pán)等。
因此，USB3.0/USB3.1應用中，除UFP設備以外的所有設備都需要CC邏輯檢測與控制芯片。
圖2 USB Type-C直接連接數據走線(xiàn)邏輯模型
建立DFP-to-UFP和VBUS管理與檢測
DRP在待機模式下每50ms在DFP和UFP間切換一次。當切換至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 Logic芯片來(lái)完成。
當DFP檢測到UFP插入之后才可以輸出VBUS，當UFP拔出以后必須關(guān)閉VBUS。此動(dòng)作必須由CC Logic芯片來(lái)完成。
USB Type-C VBUS電流檢測與使用
USB Type-C中新增了電流檢測與使用功能，新增三種電流模式：默認的USB電源模式(500mA/900mA)，1.5A，3.0A。三種電流模式由CC管腳來(lái)傳輸和檢測，對于需要廣播電流輸出能力的DFP而言，需要通過(guò)不同值的CC上拉電阻Rp來(lái)實(shí)現；對于UFP而言，需要檢測CC管腳上的電壓值來(lái)獲取對方DFP的電流輸出能力。
USB PD通信
USB PD看似只是電源傳輸與管理的協(xié)議，實(shí)際上它可改變端口角色，可與有源電纜通訊，允許DFP成為受電設備等諸多高級功能，因此支持PD的設備必須采用CC Logic芯片。
發(fā)現與配置擴展其他外設(Audio，Debug)
USB Type-C支持語(yǔ)音附件以及Debug模式，USB Type-C接口的耳機如果只作為UFP且因為其功耗較小而無(wú)需檢測DFP的供電能力時(shí)，無(wú)需CC Logic芯片。
綜上，所有的DFP(如電源適配器)，所有的DRP(如電腦，手機，平板，移動(dòng)電源), 所有需要檢測DFP電流輸出能力的UFP，所有支持PD的設備，都需要CC邏輯檢測與端口控制芯片。換句話(huà)說(shuō)，只有因為功耗較低而不需要檢測電流能力的UFP(U盤(pán)，耳機，鼠標等)才不需要CC邏輯檢測端口控制芯片。 |
