TYPE-C USB设计
目录
摘要
TYPE-C电路
握手过程
USB电路
摘要
TYPE-C,是USB的一种接口，USB的第一种接口为常见的USB接口，U盘即为这种接口；第二种接口的形状类似一个凸字，常应用在打印机中，第三种接口即为TYPE-C，支持正反插，支持PD，全称是Power Delivery，功率传输协议，即快速充电标准，截至今天，非常广泛应用在笔记本电脑、手机当中，是一种被看好的接口。
TYPE-C电路
UFP:Upstream Facing Port,面向上行端口，可以理解成Device，如U盘。
DFP:Downstream Facing Port,面向下行端口，可以理解成Host/HUB。
DRD:Dual-Role-Data,双角色数据端口，既可以是DFP，也可以是UFP。
Source:通过Vbus供电的端口。
Sink:通过Vbus耗电的端口。
DRP:Dual-Role-Power,双角色电源端口,可以成为Source或Sink
下图为其引脚图：
下图模式为Source对Sink的连接示意图：
源端将CC1、CC2上拉至5V，当Sink接入的时候，由于两个Rd电阻的作用，CC1、CC2的电位将发生变化，此时源端检测到了这个变化，打开MOS管，输出5V。
Source端的Rp的大小指示着Source端的供电能力。
Sink检测到Vbus为5V时，判断Source已连接；
Sink通过判断Rp的大小来判断Source的供电能力。
DPR，即可以当作Source，也可以当作Sink，即Rp、Rd都存在且可调。
为了实现这个功能，CC引脚不断拉高拉低，此时CC引脚为矩形波。
当CC脚下拉到GND时，识别过程与Sink一致;
当CC脚上拉至5V时，识别过程同Source一致;
握手过程
USB2.0考虑最高速率只有480Mbps，无需使用MUX芯片作为切换，将其A面的D+、D-分别与B面的D+、D-短接；USB3.0速率最低5Gbps，短接会被信号质量造成很大的影响，需要使用MUX芯片作为切换
正插时，CC1连接，CC2不连接，选择TX1/RX1；反插时，CC2连接
，CC1不连接，选择TX2/RX2。
1、CC中成功进入Alternater Mode中Display Port
2、UFP准备好EDID后，拉高HPD，在CC中发起Display Attention(HPD_High)
3、DFP通过CC读DPCD（DP配置数据），获取UFP的链路信息，如lane的数目、链路速率等
4、DFP读取EDID
5、DFP开始training，过程中通过调整电压摆幅、预加重
6、training成功后，DFP通过每lane送数据至UFP
USB电路
什么是Host、Device？OTG又是什么？
拿电脑和U盘做例子，U盘插入电脑，这个时候电脑就是Host，U盘就是Device。
OTG技术就是在没有Host的情况下，实现设备间的数据传送。例如数码相机直接连接到打印机上，通过OTG技术，连接两台设备间的USB口，将拍出的相片立即打印出来；也可以将数码照相机中的数据，通过OTG发送到USB接口的移动硬盘上，野外操作就没有必要携带价格昂贵的存储卡，或者背一个便携电脑。
下表是USB3.0和USB2.0的部分参数对比：
| USB3.0 | USB2.0 | ||||
| 速度模式 | Super Speed | High Speed | Full Speed | Low Speed | |
| 最大传输速率 | 5.0Gbps | 480Mbps | 12Mbps | 1.5Mbps | |
| 线缆最大长度 | NA | 5米 | |||
| 编码方式 | 8B/10B | NRZI | |||
| 传输模式 | 全双工 | 半双工 | |||
| 线缆信号个数 | 6个（TX+、TX-、RX+、RX-、D+、D-） | 2个（D+、D-） | |||
| 信号电平 | 单端：400mV差分：800mV | 400mV±10% | 3.3V±0.5V | ||
| 传输线阻抗要求 | 90Ω ± 7Ω | 90Ω ±15% | |||
| 上升时间要求 | ＜200ps | 400~500ps | 4～20ns | 75～300ns | |
USB是如何判断Device是属于High Speed、Full Speed还是Low Speed的？
Low Speed：在USB Device端有一个1.5K电阻接在D-到VCC上；
High Speed、Full Speed：在USB Device端有一个1.5K电阻接在D+到VCC上；
可以这样记，速度快的上拉D+，速度慢的上拉D-。
Device切换到高速模式后，内部硬件会发生如下变化：
1、断开1.5K上拉电阻。
2、连接D+/D-上的45欧终端电阻。
3、进入高速状态。
USB Hub是一个让多个USB设备连接到一个上行设备USB口的设备。
USB Switch是一对多的切换开关，可以让USB信号在不同HOST间进行切换。电路上USB Switch的选取需要关注哪些参数呢，一般包括供电电压、电平幅度、导通时间、寄生电容和导通电阻。
Redriver是一个可以对输入信号进行接收均衡、对输出信号进行预加重、去加重的器件，如下图。
PCB布局放在HOST和Device的中间。
当我们的板卡上存在多个Hub，Device，我们尽量要保证这样的上电顺序：Host —> Hub —> Device依次上电，原因是，如果反向上电，Host最后上电的话，Host一上电就发现有这么多的“负载”，对其来说无疑是一种压力，有识别出错的风险，而先给Host上电的话，每一步通电，Host所感知到的负载较少，其更容易“适应”，出错率更低！