usb otg type-c的硬件介绍

2023-11-07

一 usb硬件接口：

Type A

Type B

Type C

Mini usb

Micro usb

1 typeA

2 Type-b

3 Type-c

4 Mini usb

5 Micro usb

二 usb线序

1 Usb2.0

usb2.0包含：

1、DM+：Data Minus，数据负信号;

2、DP -：USB Data Positive，数据正信号;

3、VCC(Voltage to Current Converter)正极

4、GND负极（Ground即地线）

Mini usb和micro usb在usb2.0 基础上引入了第五根线：ID检测线；用于OTG功能；

OTG功能就是设备既可以作为usb host又可以作为client；设备就是通过检测这个ID脚完成主从切换的；

OTG_ID：输入信号，由 USB OTG 协议定义，用于识别 USB 口所接设备的默认角色(HOST or device)。 USB_ID 默认上拉，处于 device 状况，如果要控制器进入 HOST 状态，需外接 mini-A 口或 micro-A 口将 USB_ID 短接到地。

Usb数据线

otg数据线

例如

当手机接入usb数据线后，检测到ID脚为悬空后自己切换为device模式；

当手机接入otg数据线后，检测到ID脚为低后自己切换到host模式；

2 Usb3.0

1-4管脚为兼容usb2.0；5-9为usb3.0输出；

这里在硬件接口上是这样连接；在芯片内部使用的是不同的usb phy；如一个usb3.0的type-A口，实际内部使用了一个usb2.0 phy加上一个3.0 phy组成；

3 type-c

1 功能描述

上面章节描述的都是外部接口，这个接口只针对usb协议；

而这个type-c不仅仅是一个外部接口，也是一个独立于usb的协议（USB Type-C Specification Release 1.3.pdf）；除了可以支持到usb3.1的传输，也有下面描述的type-c主要特性：

1 插头没有方向，支持正反插（引入检测正反插问题）；

2 线缆2端插头完全一样（引入两个设备主从协商问题）；

3 USB PD功能：协商2个设备之间的电压、电流和充电方向

4 Alternate mode支持扩展功能;通过扩展功能，USB Type C接口可以变成任意其它协议的物理接口，例如音频接口、视频接口等；

2 外部引脚：

1 Power有关的信号，包括

a）VBUS，USB线缆的bus power（和我们通常意义上VBUS保持一致）。电源和GND都有4根线，能支持输出到100W；

b）VCONN（只有在插头上才会有该信号），当线缆里有芯片的时候，用来给线缆里的芯片供电（3.3V或5V）

c）GND，接地。

2 USB 2.0数据线，D+/D-。它们在插头端只有一对，和旧的USB 2.0规范一致。但为了支持正反随意插。在插座端定义了两组。

　3 USB3.1数据线，TX+/-和RX+/-，用于高速的数据传输。插头和插座端都有两组，用于支持正反随意插。

4 用于Configuration的信号，对插头来说，只有一个CC，对插座来说，有两个CC1和CC2。

CC（Configuration Channel）用途如下：

检测USB设备是否接入；

检测USB插入方向，并以此建立USB 数据通道的路由；

插入后帮助建立USB设备角色（谁为HOST，谁为Device）；

发现并配置VUBS，配置USB PD供电模式；

配置Vconn；

5 SBB(Sideband Use)信号扩展功能所需的信号，具体使用场景由相应的扩展功能决定。

3 USB PD介绍

在USB PD中，一对直连的端口用USB Type-C连接器中的CC线作为通讯信道来协商出电压，电流以及在Cable里面供电的方向；如下图

PD协商通过功率提供者（provider）和功率消费者（Consumer）之间的信息交换完成的，功率提供者如笔记本电脑，功率消费者如手机。

如pc给手机通过typc-c充电流程：

1. P首先发起PD协商，向C发送P具有的Power能力的消息，也就是P支持哪些功率类型

2. C收到P发送的Power能力的消息后，分析P的Power能力并选择其中一个Power配置发送给P

3. P收到C请求的power配置，决定是否接受这个请求

4. 切换到C请求的Power配置并通知C

4 Alternate mode

扩展模式主要有DP、模拟音频的耳机、Thunderbolt 3等

DP输出：

模拟音频输出：

京东搜索的实际产品：

三 usb phy

1 usb2.0 phy；

每个phy有2个port：HOST0_DP HOST0_DM是直接外界usb2.0接口输出；TYPEC_DP TYPE0_DM是和3.0 phy组成一个3.0 usb口输出

2 Usb3.0 type-c phy

这个tpye-c phy还可以输出dp信号；系统需要把dp控制器配置到和这个phy连接即可；

下图是DP的管脚，上面的phy管脚和dp管脚按照一定关系连接即可；

文章部分图片来自网络；

其中Phy的2个图来自http://dev.t-firefly.com/forum.php?mod=viewthread&tid=12585下载的RK3399《Rockchip USB 开发指南 V1.0》文档

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