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目前USB Type C接口應用非常廣泛，可以傳輸DP，USB，PCIE，音頻等信號，已經(jīng)不是純粹的用來傳輸USB信號了，即USB Type C擺脫了和USB的從屬關系，自己當家作主了。下面來介紹下USB Type C里面比較重要的點。






USB官方網(wǎng)站上可以下載到最新的協(xié)議《USB Type-C Specification Release 1.4.pdf》。該協(xié)議主要內容是：定義USB Type C的插頭，插座，和線纜;USB Type-C的Vbus的電流的檢測與使用;使用USB Type-C的源(主機或下游集線器端口)可以在vbus上實現(xiàn)更高的源電流，以便能夠更快地充電需要比USB3.2規(guī)范中指定的更多電流的移動設備或供電設備。所有USB主機和集線器端口都通過CC引腳來設置當前可用的電流水平;USB PD各個模式供電能力如下表:






Type-c接口有公頭和母座，如下圖：






VBUS，USB線纜的bus power（和我們通常意義上VBUS保持一致），電源和GND都有4根線，這就是為什么能支持到100W的原因。       VCONN（只有在插頭上才會有該信號），當線纜里有芯片的時候，用來給線纜里的芯片供電（3.3V或5V）。      USB 2.0數(shù)據(jù)線，D+/D-。它們在插頭端只有一對，和舊的USB 2.0規(guī)范一致。但為了支持正反隨意插。在插座端定義了兩組，這樣插座端可以根據(jù)實際情況進行合適的mapping。USB3.1/USB3.2數(shù)據(jù)線，TX+/-和RX+/-，用于高速的數(shù)據(jù)傳輸。插頭和插座端都有兩組，用于支持正反隨意插。 Configuration的信號，對插頭來說，只有一個CC，另外一個偽VCONN，對插座來說，有兩個CC1和CC2。SUB信號，用于USB拓展功能，可用于模擬音頻。USB4的E-mark芯片科普







如下表，USB2.0規(guī)范的電纜長度小于4米，USB3.2 Gen1的長度小于2米，USB3.2Gen2的電纜長度小于1米。







全功能USB Type-C電纜信號說明








如圖是標準的USB Type-C的電纜，高速信號差分對SDP都采用同軸線，信號地回流是通過屏蔽GND。

















如下圖，如果type-c線纜僅僅用作USB功能，那么其實有很多信號線是不需要的，只需要以下信號即可（USB3.2 Gen2x2除外）。USB2.0需要更少的線，其5-10信號是不需要的.








協(xié)會規(guī)范不指定導體規(guī)格。更粗的線造成較少的衰減，但代價是線纜總體直徑變大及靈活性變差。多根電線可用于一條單線，如Vbus或地。建議使用最小的線號，以滿足電纜組裝、電氣和機械的要求。為了最大限度地提高電纜的靈活性，電纜的外徑應該盡可能的減小。一個典型的USB全功能型Type-C型電纜外徑可從4mm至6mm，而一個典型的USB2.0型Type-C電纜外徑可從2mm至4mm。一個典型的USB Type-C的USB3.1電纜外徑可以從3mm到5mm。












SDP屏蔽差分線的阻抗控制在90Ω±5Ω，單端同軸線控制在45Ω±3Ω。阻抗應該用200 ps(10%-90%)的上升時間來評估。電源VBUS和GND；如下圖，電源的壓降要小于500mV，Gnd上面的壓降要小于250mV.
配置通道CC pin科普
配置通道CC的用途如下：
檢測USB設備是否接入；檢測USB插入方向，并以此建立USB 數(shù)據(jù)通道的路由；插入后幫助建立USB設備角色（誰為HOST，誰為Device）；發(fā)現(xiàn)并配置VUBS，配置USB PD供電模式；
配置Vconn；發(fā)現(xiàn)和配置可選的備用和輔助模式；
名詞解釋
在USB2.0端口，USB根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚨x了HOST/Device/OTG三種角色，其中OTG即可作為HOST，也可作為Device，在Type-C中，也有類似的定義。
DFP(Downstream Facing Port)：下行端口，可以理解為Host或者是HUB，DFP提供VBUS、VCONN，可以接收數(shù)據(jù)。在協(xié)議規(guī)范中DFP特指數(shù)據(jù)的下行傳輸，籠統(tǒng)意義上指的是數(shù)據(jù)下行和對外提供電源的設備。
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(shù)據(jù)。典型設備是U盤，移動硬盤。
DRP（Dual Role Port）：雙角色端口，類似于以前的OTG，DRP既可以做DFP(Host)，也可以做UFP(Device)，也可以在DFP與UFP間動態(tài)切換。典型的DRP設備是筆記本電腦。設備剛連接時作為哪一種角色，由端口的Power Role（參考后面的介紹）決定；后續(xù)也可以通過switch過程更改（如果支持USB PD協(xié)議的話）。
USB PORT的供電（或者受電）情況，USB Type-C將port劃分為Source、Sink。
Source：通過VBUS或者VCONN供電。
Sink：通過VBUS或者VCONN接受供電。
DRP(Dual-Role-Power)：既可以作為Source，也可以作為Sink。到底作為Source還是Sink，由設備連接后的配置決定。
Source和Sink的連接過程
Source和Sink的通用USB情況下，配置接口的典型流程如下：首先，檢測端口之間的有效連接（包括確定電纜方向、源/接收器和DFP/UFP關系）。其次檢測電纜的能力。再次接通USB供電（協(xié)商USB電力傳輸，選擇供電模式，電池充電等纜
USB4的E-mark芯片科普
Type C之前的規(guī)范（TypeA、TypeB、等等），偏重于USB接口的“硬”的特性，如信號的個數(shù)、接口的形態(tài)、電氣特性、等等。TypeC在定義USB接口“硬”的特性的基礎上，增加了一些“軟”的內容，USB接口（僅僅指TypeC）擺脫了和USB的從屬關系，變成了一個可以和USB規(guī)范平起平坐的新規(guī)范。在USB升級到3.1的版本以后，物理接口全部采用Type C結構，實際應用的3.1標準的USB Type-C線材結構又不統(tǒng)一，故造成了許多亂象，直到了2019年，協(xié)會為了規(guī)范它們的功能和電氣化表現(xiàn)，協(xié)會就設定了一個門檻， 如果產品想支持5A大電流、USB 3.0或更高的傳輸速度以及視頻輸出功能， 都需要搭載E-Marker芯片。E-mark，全稱為：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，包括電源傳輸能力，數(shù)據(jù)傳輸能力，ID等信息，簡單的說如果Type-C數(shù)據(jù)線上帶了E-Marker芯片（我們稱之為電子標簽），這個芯片可以通過USB供電規(guī)范2.0 BMC協(xié)議與USB端口通信。電子標簽電纜可用VCONN供電，也可以直接由Vbus供電，最高可消耗70mW的功率。
兼容USB3.1的USB Type-C電纜，100W供電電纜。能夠實現(xiàn)60W以上功率承載能力的任何電纜都必須有電子標簽，并且能夠與DFP端口通信。帶電子標簽的電纜如果插入不支持USB供電規(guī)范2.0的插座中，其行為與標準的無源電纜完全相同。






E-Marker(Electronically Marked Cable) 可以簡單的理解為Type-C線的電子標簽，通過E-Marker芯片可以讀取線纜的設定的功能屬性， 如電源傳輸、數(shù)據(jù)傳輸、視頻傳輸和ID等?；诖?，輸出端才能根據(jù)連接設備如手機或顯示器等，調整匹配的電壓/電流或音視頻信號。過去， E-Marker芯片一直需要進口， Cypress(賽普拉斯) 和Intel等都有E-Marker芯片的強勢產品， 蘋果曾向英特爾定制過E-Marker USB 4芯片JHL 7040使用在雷電接口上。近年來， 在部分國內公司的努力下， 能支持USB 4的國產E-maker芯片也已經(jīng)開始商
用。2020年10月， 成都易沖半導體推出了內地首顆、全球第5顆通過USB-IF USB 4認證的E-Marker芯片CPS 8821， 此后眾多公司也陸續(xù)在USB 4的E-Marker上推出相關產品。
目前已經(jīng)發(fā)布部分支持USB4的E-Marker 產品型號
品牌名稱    芯片型號
賽普拉斯    CPD2103
英特爾    JHL7040
威鋒電子    VL153
易沖半導體    CPS8821
英集芯     IP2133

使用E-mark第一原則：如果您希望通過USB TYPE-C接口來提供超過5V的電壓，或者是超過3A的電流，那么一定需要TYPE-C接口芯片去實現(xiàn)USB PD協(xié)議.
使用E-mark第二原則：如果您的設備使用5V電壓，并且不超過3A的電流。那就要看設備本身的供電特性和數(shù)據(jù)傳輸特性，如果設備本身只往外供電，或者只接受對方供電，并且供電角色與數(shù)據(jù)傳輸角色為默認搭配(即供電方為HOST，用電方為Slave或者device)，那么你不需要TYPE-C芯片.

使用E-mark第三原則：這兩個原則是用來判斷設備上是否需要TYPE-C芯片，另外一點很受關注的C-C傳輸線上是否需要用到E-MARKER芯片，這個判斷標準是，使用過程中，電流是否會超過3A？如果不超過，則可以不需要， A to C， B to C的線，則看是否需要實現(xiàn)Battery Charging協(xié)議，如果要實現(xiàn)，則可以使用LDR6013，帶來的好處是，既能夠實現(xiàn)充電，又能夠傳輸數(shù)據(jù)，避免某些不遵守Battery Charging協(xié)議的適配器無法給蘋果設備充電的問題。
所有USB全功能Type-C型電纜應電子標記。eMarker是電子標記電纜中的元素，該電纜響應USB PD發(fā)出的標識命令返回有關電纜的信息（如電纜的電流承載能力、性能、廠商標識，支持的sstx/ssrx通道數(shù)等）。電子標記的電纜本身用電一般來自于Vconn，Vbus也有可能被用到。







一種典型的電子標記電纜如上圖。隔離元件(Iso)應防止Vconn通過電纜的端到端Ra電阻的作用是高速Source端，本電纜需要用到Vconn