最近USB已有近20家大企业通过认证,USB四统江湖势必加速,今天我们针对USB4和普通USB分析说明最大差异的应用芯片,USB4线材需要IC,一是保证高速信号传输的质量,二是存储电缆的相关信息,包括能否支持3A到5A带车载电流等。由于信号传输速度更快,目前单通道传输最快达到20Gbps,电线不能太短。为了保证信号质量,通常会添加Re-timer和Re-driver这种功能芯片,Re-timer是恢复数据的作用,Re-driver增强衰减消耗的信号IC能保证高速信号在规定距离内的准确稳定传输。
还有一种叫做E-mark芯片,是支持USB PD协议通信,通过与芯片通信,除了了解电缆ID您还可以知道支持的电流是否超过3A,这样就可以区分大电流电缆和3A以下电缆。既能满足大电流的使用,又能保护3A以下的电缆
USB 3.0时代最大的传输速度是5Gbps,负载电流不超过3A,所以不需要以上IC在未来,随着产品的升级,芯片将越来越多地应用于产品中,今天我们整理规范,对Type-C的CC逻辑芯片和带E-MARK基本解释数据线
协会规范中Type-C接口定义
TYPEC插头PLUG引脚定义(Front View)
TYPEC母头RECEPTOR引脚定义(Front View)
因为TYPEC协议最大支持20W甚至更大的功率,所以其Vbus引脚和GND还有很多引脚。另外,因为TYPEC还支持高速,DP等协议,所以还有其他功能的引脚。另外,因为TYPEC还支持高速,DP等协议,所以还有其他功能的引脚。尤其是其中CC引脚。USB Type-C接口包含两个通道配置(Channel Configuration)信号引脚(CC1 & CC2)用于功能协商,确定接口插入方向,协商接口上的电源功能、替代模式和外设模式。
协会规范中CC解读
刚开始接触TYPEC经常看到CC这种引脚功能。开始觉得CC它是一个简单的信号,有时被理解为CC类似单总线的功能应该有数据通信或串口功能……所有这些理解都有问题。经过一些了解,初步总结如下,希望对大家有所帮助。若有高手过目,也请指点一二。
CC实际有CC1和CC2。插座上有两个信号。但一般只在插头上CC1或者CC1&Vconn.设备通过CC1&CC2上的Rd/Ra判断是否有负载接入、多达电流、供电等信息。
在DFP的CC pin有上拉电阻Rp,在UFP有下拉电阻Rd。未连接时,DFP的VBUS无输出。连接后CC pin相连,DFP的CC pin会检测到UFP的下拉电阻Rd,说明连接上,DFP就打开Vbus电源开关,输出电源UFP。而哪个CC pin(CC1,CC2)检测下拉电阻,确定接口插入方向,顺便切换RX/TX。比如全功能TYPEC接口情况下
CC1&CC接下拉电阻Rd时,表示Debug accessory 模式;
CC1&CC2都接Ra时表示Audio Adapter Accessory Mode
CC1接Rd、CC2为NC(或相反),表示有负载接入;
CC1接Ra,CC2为NC时间(或相反)表示供电电缆接入,无负载(表示给予)Vconn无需供电VBUS供电);
CC1接Rd、CC2接Ra当表示电源电缆接入,然后负载(给VBUS供电,同时CC2作为Vconn电缆内部芯片供电5V,CC1传信号给UFP);或者是UFP(上行端口,即从设备访问(表示需要VBUS供电)考虑
此外,还需要电流输出能力DFP就不同值而言,需要通过CC上拉电阻Rp实现;对UFP需要检测CC获取管脚上的电压值DFP电流输出能力。
按标准下拉电阻为Rd=5.1k,上拉电阻Rp不确定值。
按标准下拉电阻为Rd=5.1k,上拉电阻Rp不确定值。USB Type-C靠Rp由此产生的差异 CC pin检测到的电压不同,以控制DFP供电模式。在TYPEC中两个CC,事实上,不含芯片的电缆中只有一根cc线。含芯片的电缆不是两根cc线,而是一根cc,一根Vconn,用于电缆中的芯片(5)V),这时就cc端部无下拉电阻Rd,但是下拉电阻Ra:800-1200Ω。CC1和CC二是两个关键引脚,功能多:
探测连接,区分正反面,区分DFP和UFP;
事实上,不含芯片的电缆中只有一根cc线。含芯片的电缆不是两根cc线,而是一根cc,一根Vconn,用于电缆中的芯片(5)V)。这时就cc端部无下拉电阻Rd,但是下拉电阻Ra.(即当电缆中有芯片时,一个cc传输信号,一个cc变成Vconn供电);
支持PD必须使用设备CC Logic芯片。USB Type-C目前最高支持20V/5A,此时必须支持USB PD,也就是说,需要额外的PD芯片,所以不要认为是USB Type-C接口可以支持到20V/5A。
如何评估设备是否需要CC逻辑芯片所有全功能Type-C应包装所有电缆E-Marker:封装有E-Marker芯片的USB Type-C有源电缆,DFP和UFP利用PD本协议可读取电缆的属性:电源传输能力、数据传输能力、ID等信息;但USB2.0 Type-C电缆不能密封E-Marker。
所有的DFP设备需要CC逻辑检测与控制芯片:DFP需要检测到CC当管脚上有电压时,判断UFP设备已插入或拔出,以提供和管理VBUS。
所有的DFP设备需要CC逻辑检测与控制芯片:DFP需要检测到CC当管脚上有电压时,判断UFP设备已插入或拔出,以提供和管理VBUS。当没有UFP插入设备时,必须关闭VBUS。
USB3.0/USB3.1应用中,除UFP除设备外的所有设备都需要CC在USB2.在0应用中,不需要考虑方向检测问题,但是USB3.0或者USB3.1.在应用程序中,必须考虑方向检测(有一个例外,如U盘、移动硬盘等。CC芯片。)。
持PD必须使用设备CC Logic芯片:对于UFP需要检测CC获取管脚上的电压值DFP电流输出能力。USB PD这似乎只是一项电源传输和管理协议。事实上,它可以改变端口角色,与有源电缆通信,允许DFP许多先进的功能,如受电设备。
所有全功能Type-C应包装所有电缆E-Marker,但USB2.0 Type-C电缆不能密封E-Marker综上所述,只有电流能力不需要检测,因为功耗低。UFP(U盘、耳机、鼠标等。)不需要CC除了逻辑检测端口控制芯片外,有其他的DFP、DRP(如电脑,手机,平板电脑,需要检测移动电源)DFP电流输出能力UFP、支持PD所有的设备需要CC与端口控制芯片进行逻辑检测。CC逻辑芯片和E-Mark芯片
“持PD必须使用设备CC Logic芯片”、“Electronically Marked Cable: 封装有E-Marker芯片的USB Type-C有源电缆Type-C电缆封装有E-Marke”等信息.
CC逻辑芯片端的逻辑芯片;
E-MARK针对的是,规范中经常提到Electronically Marked Cable其实就是我们所说的e-mark芯片。E-MARK芯片技术自动识别电子产品所需的电压和电流。E-MARK芯片技术自动识别电子产品所需的电压和电流。如果TYPE-C接口超过5V或超过3A必须需要电流TYPE-C实现接口芯片USB PD协议。
芯片选择原则:假如您的设备使用5V电压不超过3A的电流。而且设备本身只向外供电,或者只接受对方供电,供电角色与数据传输角色默认匹配(即供电方为HOST,用电方为Slave或者device)。那么不需要TYPE-C芯片。
C-C传输线是否需要使用E-MARK 芯片。判断标准是电流在使用过程中是否会超过3A?若不超过,则不需要。若需要实现Battery Charging需要协议E-MARK芯片,既能充电,又能传输数据。
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