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[嵌入式]Type-C接口简单介绍-面向单片机应用

Type-C接口简单介绍-面向单片机应用

1、绪论

用单片机做一些东西时,Type-C接口逐渐替代了MicroUSB接口。但不像MicroUSB那样只有5V、GND、D+、D-、ID五个接口,Type-C接口有24个引脚,比较复杂。大多时候我们用TypeC也用不到USB3.0协议,还仅仅是像MicroUSB那样的功能,因此不需很详细的了解,只需要简单了解TypeC各引脚功能即可。本文尽量简单的介绍TypeC。

2、TypeC硬件接口介绍

2.1、公母头图片及特点

TypeC分为公头和母头。一般TypeC充电线是公头,手机里面的TypeC接口是母头,公头可以插进母头里面。母头中间一排有立着的板子上分布着接口,公头接口分布在两侧。
母头图片如下:
在这里插入图片描述
上图:TypeC母头接口图
在这里插入图片描述
上图:TypeC母头实物图

公头图片如下:
在这里插入图片描述
上图:TypeC公头接口图
在这里插入图片描述
上图:TypeC公头实物图

通过上图,我们发现以下特点:

  • 在实物上面,区别是母头中间带一个立起的小板子,接线口位于该小板子的两侧。而公头不带小板子,接线口位于外壁内侧。
  • 公头和母头均有两侧,标号A侧、B侧,且两侧都有焊盘接口,每侧12个,一侧用A1-A12表示,另一侧用B1-B12表示。
  • 公头的B6和B7引脚没有焊盘接口。

公头和母头之间连接时有正插和反插两种情况。

  • 正插: 母头A侧公头A侧 贴合:
    此时母头A1-A12依次和公头A1-A12贴合
  • 反插: 母头A侧公头B侧 贴合:
    此时母头A1-A12依次和公头B1-B12贴合

2.2、各引脚功能

如下表:
在这里插入图片描述
各引脚功能分类说明如下:

  • A1、12、B1、B12: 接地
  • A4、A9、B4、B9: 接电源正极,一般最高为20V,最大电流5A。
  • A2、A3、A10、A11、B2、B3、B10、B11: USB3.0的通信信号。USB3.0兼容USB2.0,除了2.0的D+、D-一路差分信号接口外,还增加了两路差分信号,分别为SSTXp1、SSTXn1一组、SSRXp2、SSRXn2一组,两组超速差分信号连接可以使得USB3.0是全双工通信,而USB2.0仅有一组差分信号则只能是半双工通信。当插口正接时,母头的超速差分信号1接共同的超速差分信号1,反接时,母头的超速差分信号1接共同的超速差分信号2,所以USB3.0全双工工作时需要判断是正插还是反插,进而通信双方判断使用哪组差分信号收、哪组发。
  • A6、A7: USB2.0的差分通信信号。
  • A6、A7: cc1和cc2,为Configuration Channel(配置通道)的缩写。可以用来检测公头和母头的插入方向。当二者A边对A边插入时,公头cc1接母头cc1,反之则公头cc1接母头cc2。其次还可用作很多作用,探测连接、区分主从设备,后面会详细介绍,
    也可参考:ttps://blog.csdn.net/mike8825/article/details/88377090
  • A8、B8: sbu1和sbu2,为Side Band Use(边带使用),实现辅助功能,适合传输非USB信号如音频信号。

2.3、Typec数据角色分类:

在USB2.0中,USB根据数据传输的方向定义了HOST/Device/OTG三种角色,其中OTG即可作为HOST,也可作为Device。
在Type-C中,也有类似的定义,只是名字有了些许修改。如下所示:

  • DFP(Downstream Facing Port):
    下行端口,可以理解为Host或者是HUB。DFP提供VBUS、VCONN,可以接收数据。在协议规范中DFP特指数据的下行传输,笼统意义上指的是数据下行和对外提供电源的设备。当单片机和电脑连接时,DFP一般是电脑。
  • UFP(Upstream Facing Port):
    上行端口,可以理解为Device,UFP从DFP中取电,可为DFP提供数据。典型设备是U盘,移动硬盘。当单片机和电脑连接时,UFP一般是单片机。
  • DRP(Dual Role Port):
    双角色端口,类似于USB2.0的OTG。请注意DRP分为DRD(Dual Role Data)/DRP(Dual Role Power)。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设备是手机,手机可以插U盘,此时手机为主设备。手机还可以插电脑上,此时手机为从设备。设备刚连接时作为哪一种角色,由端口的Power Role(参考后面的介绍)决定;后续也可以通过switch过程更改(如果支持USB PD协议的话)。

2.4、TypeC电源角色分类:

根据供电情况USB Type-C将设备划分为Source、Sink等电源角色。注意:电源角色可以和数据角色不一样,可以在电源上是从设备但在数据上是主设备。
在这里插入图片描述
电源角色中的Source是往外供电的,Sink是取电的。有的设备可以在二者之间进行切换,有时候供电有时候取电。
Power Role 详细如下:

a)Source Only
b)默认Source,但是偶尔能够通过PD SWAP切换为SINK模式
c)Sink Only
d)默认SINK,但是偶尔能够通过PD SWAP切换为Source模式
e)Source/SINK 轮换
f)Sourcing Device (能供电的Device,显示器)
g)Sinking Host(吃电的Host,笔记本电脑)

当连接时,供电方需要把CC1和CC2接上拉电阻,用电方把CC1和CC2接下拉电阻,如下图:
在这里插入图片描述
取电方的下拉电阻为固定值5.1K Ω \Omega Ω,而供电方的上拉电阻阻值则代表了供电方的供电能力,如下表:
在这里插入图片描述
其中默认供电功率为USB2.0的5V/200mA,USB3.0的5V/900mA。

2.5、通过CC1/CC2识别各种配置

DFP主设备可以通过检测CC1和CC2对地电阻来判断各种配置模式和正反连接,具体如下表:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

3、电路图

因为TypeC接口有6P、16P、24P等各种,其中6P只能供电,16P除了供电还有USB2.0的D+和D-引脚,24P包含了全功能USB3.0各个引脚。电路图如下:

3.1、TypeC-6P:

一般单片机可用下面这种电路。
在这里插入图片描述
如果想精简电阻,也可以这样:
在这里插入图片描述
当供电端不带USB控制芯片时,CC1和CC2可共用一个下拉电阻,参考:
https://www.chongdiantou.com/archives/36445.html?tdsourcetag=s_pcqq_aiomsg
此时供电端CC2连接是断开的。但是当使用带Emark的USB控制芯片时,就不行了,此时单片机会被当做模拟音频设备(耳机)而被拒绝供电。

3.2、TypeC-16P:

一般单片机可用下面这种电路:
在这里插入图片描述
同理,也可以将CC1和CC2共用一个5.1K的下拉电阻。

3.3、TypeC-24P:

用24PIN的TypeC时,一般是需要用到USB3.0协议,则TypeC接口中的A2、A3、A10、A11、B2、B3、B10、B11接到相应芯片的USB3.0接口上,将CC1和CC2按相应角色进行上拉下拉或者接到芯片上即可。

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加:2022-08-19 19:22:30  更:2022-08-19 19:25:31 
 
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