USB-C Port的Data Role、Power Role工作原理介绍
一、data role协议通讯过程和工作原理
data role描述了数据传输的方向。在type-c接口中，下行端口（dfp）可以作为host或hub，负责提供vbus和vconn，并接收数据。与之相对的上行端口（ufp）则作为device，从vbus中获取电力，并发送数据。而双角色端口（drp）则能够在host和device之间进行动态切换。
通讯信号内容：
连接建立阶段：
设备a发送默认的usb信号（如usb jid信号）给设备b。
设备b收到信号后，回复usb detection信号给设备a，确认连接建立。
数据传输阶段：
设备a发送sof（start of frame）信号给设备b，表示开始传输数据。
设备b收到sof信号后，回复ack（acknowledgment）信号给设备a，表示数据已成功接收。
数据传输过程中，设备a和设备b通过交换一系列数据包实现数据传输。这些数据包可能包括data token、stp（split transaction preamble）、stp token、data preamble、data、handshake等信号内容。
角色切换阶段：
设备a发送pr_swap请求信号给设备b，请求切换为sink角色。请求信号可能包含电压级别、电流限制等信息。
设备b收到请求信号后，通过cc引脚发送pr_swap_give响应信号给设备a，表示同意切换。响应信号可能包含确认信息或状态信息。
在角色切换完成后，设备a作为sink模式会打开vbus和vconn，提供电力给设备b。同时设备b也会进行相应的配置调整以接收电力。
断开阶段：
当设备a与设备b断开连接时，双方设备会通过cc引脚发送disconnect请求信号。请求信号可能包括断开的原因、断开前的状态等信息。
在确认断开后，设备a和设备b会关闭vbus和vconn，结束连接。同时双方设备也会进行一些清理和复位操作。
二、power role协议通讯过程和工作原理
power role定义了供电的角色。根据usb port的供电情况来划分，source是供电方，sink则是受电方。source only表示只能作为供电方，sink only则只能作为受电方。默认情况下，设备为source模式，但可以通过pd swap协议切换为sink模式。
通讯信号内容：
源模式阶段：
设备a作为host模式默认打开vbus和vconn，向设备b提供电力。
设备b作为device模式接收电力并发送回复信号给设备a，该回复信号可能包括电力的状态、需求或反馈信息等。
角色切换阶段：
当设备b需要从设备a接收电力时，双方设备会进行角色切换。
设备a作为source模式发送pr_swap请求信号给设备b，请求切换为sink角色。请求信号可能包含电压级别、电流限制等信息。
设备b作为sink模式响应pr_swap_give信号给设备a，表示同意切换。响应信号可能包含确认信息或状态信息。
在角色切换完成后，设备a作为sink模式打开vbus和vconn，提供电力给设备b。同时设备b也会进行相应的配置调整以接收电力。
断开阶段：
当设备a与设备b断开连接时，双方设备会通过cc引脚发送disconnect请求信号。请求信号可能包括断开的原因、断开前的状态等信息。
在确认断开后，设备a和设备b会关闭vbus和vconn，结束供电。同时双方设备也会进行一些清理和复位操作。
如下图显示常用设备的data role和power role
power role 详细可以分为：
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）
type-c的data/power role识别协商/alt mode
usb type-c的插座中有两个cc脚，以下的角色检测，都是通过cc脚进行的，但是对于插头、或者线缆正常只有一个cc引脚，两个端口连接在一起之后，只存在一个cc引脚连接，通过检测哪一个cc有连接，就可以判断连接的方向。如果usb线缆中有需供电的器件，其中一个cc引脚将作为vconn供电。
cc引脚有如下作用：
a）检测usb type-c端口的插入，如source接入到sink
b）用于判断插入方向，翻转数据链路
c）在两个连接的port之间，建立对应的data role
d）配置vbus，通过下拉电阻判断规格，在pd协商中使用，为半双工模式
e）配置vconn
f）检测还有配置其他可选的配置模式，如耳机或者其他模式
连接方向、data role、power role角色检测
sourcesink connection
如图所示，source端cc引脚为上拉，sink端cc引脚为下拉。握手过程为接入后检测到有效连接（即一端为host一端为device），随后检测线材供电能力，再进行usb枚举。
如下图指示了source端，在连接sink之前，cc1和cc2的框图模型：
a）source端使用一个mosfet去控制电源，初始状态下，fet为关闭状态
b）source端cc1/cc2均上拉至高电平，同时检测是否有sink插入，当检测到有rd下拉电阻时，说明sink被检测到。rp的阻值表明host能够提供的功率水平。
c）source端根据cable中哪一个cc引脚为rd下拉，去翻转usb的数据链路，同时决定另外一个cc引脚为vconn
d）在此之后，source打开vbus，同时vconn供电
e）source可以动态调整rp的值，去表示给sink的电流发送变化，告知sink最大可以使用的电流
f）source会持续检测rd的存在，一旦连接断开，电源将会被关闭
g）如果source支持高级功能（pd或者alternate mode），将通过cc引脚进行通信
如下图指示了sink端cc1和cc2框架：
a）sink的两个cc引脚均通道rd下拉到gnd
b）sink通过检测vbus，来判断source的连接与否
c）sink通过cc引脚上拉的特性，来检测目前的usb通信链路（翻转）
d）sink可选地去检测rp的值，去判断source可提供的电流。同时管理自身的功耗，保证不超过source提供的最大范围
e）同样的，如果支持高级功能，通过cc引脚进行通信。
如下图指示drp的cc引脚在链接之前的架构：
a）当作为source存在的时候，drp使用mosfet控制vbus供电与否
b）drp使用switch去切换自身身份作为source，或者是sink
c）drp存在一套机制，分三种情况，去决定自身是sink或者是source，去建立两者间彼此的角色。
情况1：不使用pd swap，随机变成source/sink中的任意一个，cc脚波形为方波
情况2：自身倾向于作为source，执行try.src，问对面能不能做sink呀，我做source
情况3：与情况2相反，自身倾向作为sink，执行try.snk，你做source，我做小弟
当然还存在source&source，sink&sink这种搞基模式，唯一的结果就是一直停留在unattached.snk/unattached.src，无法终成眷属。
type-c的其他模式
display port alternate mode
系统会通过usb pd协议中vdms的信息通信（cc引脚通信），去告知支持display port模式。在这个模式当中，usb superspeed 信号允许部分传输usb，部分传输dp信号。
audio adapter accessory mode
如下图，为3.5mm音频输入口转type-c端口，usb2.0链路被用来传输模拟音频信号，若带mic，mic信号则连接在sbu引脚上，在这个模式当中，电源可以提供到500ma电流。
host端如何识别到音频模式呢？把cc引脚和vcon连接，并且下拉电阻小于ra/2(则小于400ohm)，或者分别对地，下拉电阻小于ra(小于800ohm)，则host会识别为音频模式。
debug accessory mode （dam）
在dam下，连接软体和硬体提供可视化调试和控制的系统，使用较少。
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data role描述了数据传输的方向。在type-c接口中，下行端口（dfp）可以作为host或hub，负责提供vbus和vconn，并接收数据。与之相对的上行端口（ufp）则作为device，从vbus中获取电力，并发送数据。而双角色端口（drp）则能够在host和device之间进行动态切换。
通讯信号内容：
连接建立阶段：
设备a发送默认的usb信号（如usb jid信号）给设备b。
设备b收到信号后，回复usb detection信号给设备a，确认连接建立。
数据传输阶段：
设备a发送sof（start of frame）信号给设备b，表示开始传输数据。
设备b收到sof信号后，回复ack（acknowledgment）信号给设备a，表示数据已成功接收。
数据传输过程中，设备a和设备b通过交换一系列数据包实现数据传输。这些数据包可能包括data token、stp（split transaction preamble）、stp token、data preamble、data、handshake等信号内容。
角色切换阶段：
设备a发送pr_swap请求信号给设备b，请求切换为sink角色。请求信号可能包含电压级别、电流限制等信息。
设备b收到请求信号后，通过cc引脚发送pr_swap_give响应信号给设备a，表示同意切换。响应信号可能包含确认信息或状态信息。
在角色切换完成后，设备a作为sink模式会打开vbus和vconn，提供电力给设备b。同时设备b也会进行相应的配置调整以接收电力。
断开阶段：
当设备a与设备b断开连接时，双方设备会通过cc引脚发送disconnect请求信号。请求信号可能包括断开的原因、断开前的状态等信息。
在确认断开后，设备a和设备b会关闭vbus和vconn，结束连接。同时双方设备也会进行一些清理和复位操作。
二、power role协议通讯过程和工作原理
power role定义了供电的角色。根据usb port的供电情况来划分，source是供电方，sink则是受电方。source only表示只能作为供电方，sink only则只能作为受电方。默认情况下，设备为source模式，但可以通过pd swap协议切换为sink模式。
通讯信号内容：
源模式阶段：
设备a作为host模式默认打开vbus和vconn，向设备b提供电力。
设备b作为device模式接收电力并发送回复信号给设备a，该回复信号可能包括电力的状态、需求或反馈信息等。
角色切换阶段：
当设备b需要从设备a接收电力时，双方设备会进行角色切换。
设备a作为source模式发送pr_swap请求信号给设备b，请求切换为sink角色。请求信号可能包含电压级别、电流限制等信息。
设备b作为sink模式响应pr_swap_give信号给设备a，表示同意切换。响应信号可能包含确认信息或状态信息。
在角色切换完成后，设备a作为sink模式打开vbus和vconn，提供电力给设备b。同时设备b也会进行相应的配置调整以接收电力。
断开阶段：
当设备a与设备b断开连接时，双方设备会通过cc引脚发送disconnect请求信号。请求信号可能包括断开的原因、断开前的状态等信息。
在确认断开后，设备a和设备b会关闭vbus和vconn，结束供电。同时双方设备也会进行一些清理和复位操作。
如下图显示常用设备的data role和power role
power role 详细可以分为：
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）
type-c的data/power role识别协商/alt mode
usb type-c的插座中有两个cc脚，以下的角色检测，都是通过cc脚进行的，但是对于插头、或者线缆正常只有一个cc引脚，两个端口连接在一起之后，只存在一个cc引脚连接，通过检测哪一个cc有连接，就可以判断连接的方向。如果usb线缆中有需供电的器件，其中一个cc引脚将作为vconn供电。
cc引脚有如下作用：
a）检测usb type-c端口的插入，如source接入到sink
b）用于判断插入方向，翻转数据链路
c）在两个连接的port之间，建立对应的data role
d）配置vbus，通过下拉电阻判断规格，在pd协商中使用，为半双工模式
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f）检测还有配置其他可选的配置模式，如耳机或者其他模式
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如图所示，source端cc引脚为上拉，sink端cc引脚为下拉。握手过程为接入后检测到有效连接（即一端为host一端为device），随后检测线材供电能力，再进行usb枚举。
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c）sink通过cc引脚上拉的特性，来检测目前的usb通信链路（翻转）
d）sink可选地去检测rp的值，去判断source可提供的电流。同时管理自身的功耗，保证不超过source提供的最大范围
e）同样的，如果支持高级功能，通过cc引脚进行通信。
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a）当作为source存在的时候，drp使用mosfet控制vbus供电与否
b）drp使用switch去切换自身身份作为source，或者是sink
c）drp存在一套机制，分三种情况，去决定自身是sink或者是source，去建立两者间彼此的角色。
情况1：不使用pd swap，随机变成source/sink中的任意一个，cc脚波形为方波
情况2：自身倾向于作为source，执行try.src，问对面能不能做sink呀，我做source
情况3：与情况2相反，自身倾向作为sink，执行try.snk，你做source，我做小弟
当然还存在source&source，sink&sink这种搞基模式，唯一的结果就是一直停留在unattached.snk/unattached.src，无法终成眷属。
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