USB Type-C PD CC逻辑芯片中的角色定义

USB Type-C凭借自身强大的功能，在Apple, Intel, Google在厂商的大力推动下，必然会迅速引发一场比赛USB接口革命将积极影响我们日常生活的各个方面。本文讨论了一个重要的专业问题：USB Type-C是否需要设备CC芯片的逻辑检测与控制？

要回答这个问题，我们必须从基本概念开始。

DFP(Downstream Facing Port): 下行端口可以理解为Host，DFP提供VBUS，还可以提供数据。DFP设备是电源适配器，因为它总是只提供电源。

UFP(Upstream Facing Port): 上行端口可以理解为Device，UFP从VBUS取电并提供数据。典型的设备是U盘和移动硬盘，因为它们总是被读取和从VBUS当然，不排除将来可以作为主机使用的U盘。

DRP(Dual Role Port): 双角色端口，DRP既可以做DFP(Host)，也可以做UFP(Device)，也可以在DFP与UFP间动态切换。典型的DRP设备是计算机(计算机可以用作USB主机也可用作充电设备（苹果新推出的）MAC Book Air）)，具OTG功能手机(手机可以作为充电和读取数据的设备，也可以作为主机为其他设备提供电源或读取U盘数据)，移动电源(放电和充电可以通过一个USB Type-C，即此口可放电或充电)。

CC（Configuration Channel）：配置通道，这是USB Type-C在新的关键通道中，它的道USB连接，检测正反插，USB设备间数据与VBUS建立和管理连接等。

USB PD(USB Power Delivery): PD通信协议是一种新的电源和通信连接方式USB设备间传输最高至100W（20V/5A）同时，它可以改变端口的属性，使端口处于DFP与UFP之间切换，它还可以与电缆通信，获取电缆的属性。

Electronically Marked Cable: 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。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。

USB Type-C设备DFP-to-UFP配置流程与VBUS主要流程如下：

设备连接与单独检测：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。因此所有的DFP设备需要CC芯片的逻辑检测和控制。

插入方向检测:如图1所示，尽管USB Type-C插座和插头的两排管脚上下对称，USB数据信号都有两组重复的通道，但主控芯片通常只有一组TX/RX和D /-通道。由于USB2.最高数据率只有480Mbps, 不考虑信号线的阻抗连续性，可以获得更好的数据传输质量，因此USB2.0的D /-信号不能被接收MUX直接从主控芯片连接到USB Type-C插座的两组D /-管脚上。但USB3.0或者USB3.1数据率高达5Gbps或者10Gbps，如果信号线仍然是简单的，不连续的信号线阻抗将严重损害数据传输的质量，因此必须是MUX切换以确保信号路径阻抗的一致性，以确保信号传输的质量。如下图所示MUX从TX1/RX1和TX2/RX2中选择一路连接到主控芯片，这个MUX就必须被CC Logic控制。

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因此，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.在应用中，必须考虑方向检测。

图1 USB Type-C数据布线逻辑模型

但必须注意的是，是的USB3.0/USB3.1的应用中，有一种情况也可以不需要MUX，也就是说，不需要方向检测，如图2所示，左侧主机可以根据正插或反插进行检测。CC切换管脚上的状态MUX来连通USB3.0/USB3.1信号。这个场景总是发生在右边的设备上UFP如U盘、移动硬盘等。

因此，USB3.0/USB3.1应用中，除UFP除设备外的所有设备都需要CC芯片的逻辑检测和控制。
图2 USB Type-C直接连接数据布线逻辑模型

建立DFP-to-UFP和VBUS管理与检测

DRP每50次待机模式ms在DFP和UFP切换一次。DFP时，CC管脚必须上拉至VBUS的电阻Rp当切换到UFP时，CC管脚必须有下拉GND的电阻Rd。必须采用此切换动作CC Logic芯片完成。

当DFP检测到UFP插入后才能输出VBUS，当UFP拔出后必须关闭VBUS。这个动作必须由CC Logic芯片完成。

USB Type-C VBUS检测和使用电流 USB Type-C中新增了检测和使用电流功能，新增三种电流模式：默认的USB电源模式(500mA/900mA)，1.5A，3.0A。由三种电流模式组成CC对于需要广播电流输出能力的管脚进行传输和检测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。

USB PD通信

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它已成为许多先进的功能，如受电设备，因此支持PD必须使用设备CC Logic芯片

扩展其他外设的发现和配置(Audio，Debug)

USB Type-C支持语音附件和Debug模式，USB Type-C如果接口的耳机只用作UFP而且因为功耗小，不需要检测DFP不需要电源CC Logic芯片。

综上所述，一切DFP(如电源适配器)，所有DRP(如电脑、手机、平板电脑、移动电源)， 一切都需要检测DFP电流输出能力UFP，所有支持PD所有的设备需要CC逻辑检测和端口控制芯片。换句话说，由于功耗低，不需要检测电流能力UFP(U盘、耳机、鼠标等。)不需要CC端口控制芯片的逻辑检测。