usb type-c是最新的有关电缆布线的usb连接器标准。您会看到,从笔记本电脑、智能手机、闪存到视频系统,这些设备上有一个小型可逆的type-c连接器。由于type-c电缆既可以给主机和设备提供数据和功率,又可以提供通用的电力电缆解决方案,所以其覆盖范围极具包容性且在不断扩展。加固型连接器比标准usb连接器要更小,适用于更轻薄的设计,并配置在各种不同的应用程序中。其终极目标是:曾缠绕在ac插座附近的一堆电源适配器和专用电缆线将逐渐消失,数据传输将更加快速。专用视频电缆线也将告别历史舞台。
type-c将usb规范的各个部分结合在一起,将为所有应用程序形成一套完整的布线、功率和信号管理系统。usb 2.0 type-c电缆支持usb 2.0低速、全速和高速格式。usb type-c全功能电缆也支持usb 3.1 gen1 和gen2超速+和极速10g数据率。type-c互连使用usb功率输出(pd),使100 w功率容量可进行更快速的电池充电,并为大型设备如笔记本电脑、显示器和电视等供电。type-c全功能电缆非常活跃,其电子标签是集信号调节、电源管理和可配置连接于一体。电缆内的电线可以通过pd供应商重新定义的消息(vdm)进行再配置,配置后使用备用和附属模式来处理视频和音频信号。由于其较小的尺寸、功率级的范围和更快的数据传输速率,以及处理多个数据协议的能力,type-c本身被定位为未来的usb连接器。
1连接器
type-c连接器更容易使用。您不必检查插头的右边或正确的方向。type-c电缆两端都具有相同的连接器,且可以插入插座两侧。使用互连信号,便可以电子识别主机为面临下行端口(dfp),识别设备为面临上行端口(ufp)。
type-c连接器旨在强化小型设备的设计,且物理尺寸小于usb连接器。其开口约8.4毫米*2.6毫米,有四根电线。相比早期的连接器,type-c连接器已取得很大的进展,如amphenol的新型type-c连接器。该连接器有24个连接,销集排成两行,每边有12个连接(a1-a12;b12-b1)。由于物理对称,连接器可以“翻转”。表1和表2分别列举了一些插座和插销。type-c插座额定电流为5安培。type-c信号处理是向后兼容的,包括用于usb 2.0信号的四根电线(+5电源线、地线、dp + 和dp-微分数据信号)。超速+和极速10g信号所需的差动传输和接收对也包括在内。还有额外的处理type-c配置和备用及附属模式的电线。
图1: amphenol的usb type-c连接器完全符合最新的type-c标准。这些低而稳固的连接器提供了可逆的插头和电缆线路,并通过扩展5a电流范围和usb充电功率输出使充电具有可伸缩性。
表1:type-c插座销连接(前视图)
表2:type-c全功能插销连接(前视图)
由于usb-c可用于许多设备,连接器按照规格进行了加固。te连接的usb type-c连接器在插座外壳的背面进行了emi设计,相比类似的传统产品大大增强了性能,且电路板保留的特性也使得其在严酷环境下的性能大大增强。
图2: te连接usb type-c插座提供了一个解决方案,即数据传输高达10 gbps、功率高达100 w且音频/视频输入在同一个连接中。571-2129691-1支持各种不同的协议,且通过使用适配器,其可从单一的usb type-c接口向后兼容hdmi、vga、显示接口和其他类型的连接。
2控制器
usb-c可以通过可配置的电缆、接口和功率设置实现多功能性。type-c连接允许附加功能,但需要更复杂的管理。正如之前的usb连接器,将控制器整合在现有的芯片中并使用fpga技术可使组装平整有序,符合type-c的开发需求。端口控制器与pd控制器一起,可处理功率需求和方向。vdm命令可以对进入和退出备用及附属模式加以控制。cypress半导体控制器使用arm cortex-m0微处理器,且可进行低功耗优化。
fairchild提供一个集成了vconn开关的可编程的轻型客户机解决方案。fusb300c可编程usb type-c控制器支持所有角色和备用/附属模式。type-c连接器可以使用配置通道(cc)电子检测和配置连接。使用双相标记编码(bmc)在cc上进行通讯时,可以配置电缆用于总线布线、电源管理及备用和附属模式。控制器逻辑支持:
图3: fusb300c是一种灵活的、轻型的用于usb type-c的客户机解决方案,包括阴影检测和配置,类似于otg端口。
检测连接到端口的有效的电缆连接。由于电缆两端均有type-c连接器,所以不支持主机到主机和设备到设备的连接。检测到有效的连接并采取措施。若连接了两个主机或两个设备,则连接有效。
解决数据总线布线。从插座和插头连接中检测电缆方向和信号需求。不管插座方向如何,可配置布线进行通讯。
解决主机/设备角色。type-c端口可以是仅主机、仅设备或主机/设备双重角色。仅主机和仅设备端口在传统的usb主机和设备中比较普遍,即主机是面临下行端口(dfp)且设备是面临上行端口(ufp)。type-c可以电子识别这些角色,而不需要在功能上对连接器定性。双重角色的端口也可以进行重新配置:给迷你风扇充电时,笔记本电脑便可用作ufp通过显示器或dfp充电。
确定电源线是否使用type-c标准功率或pd。
•如果需要,可以配置vconn。
•支持可选的备用和附属模式。
先前的配置通信通常直接在vbus上使用二进制频率变换调制(bfsk)。对于向后兼容性,type-c控制器也可以在vbus上使用bfsk,但在cc上却不可同时使用bmc。可使用type-c集线器来增强dfp的功能。其有一个ufd端口,端口必须明确标记,且需有一个或多个dfp。ufp不能是双重角色端口,且集线器不能处理备用/附属模式。
图4: tusb320的原理框图。tusb320设备提供配置通道(cc)逻辑来确定usb端口连接和分离、任务检测、电缆定位和type-c电流模式。
备用和附属模式
备用和附属模式下的type-c电缆可以处理非usb数据协议。为支持这些不同的协议,可使用电缆中某些不同的电线处理usb通信。再利用的电线需有四个极度线对(sstx1、sstx2、ssrx1和ssrx2)、两个边带电线(sbu1和sbu2)、两个2.0的数据行(dp + 和dp -)、vconn和一根cc电线。但并不是所有的电线都进行了重新配置。备用和附属模式的设置可以使用通过cc接收的pd vdm命令。vdm将指导控制器进入模式并继续通讯,直到收到vdm退出命令。
重新配置的电线电缆信号使displayport、vga、 hdtv和 hdmi中使用的视频信号在整个电缆中传输。某些电源连接也需要备用模式操作。需要直接连接的设备如对接站,其附属电缆和拇指驱动器需要分配vconn线且需要在备用模式中进行设置。
音频适配器附属模式中的type-c支持模拟音频耳机。在这种模式下,音频信号多路复用到连接器插脚。由于音频信号与3.5mm音频插孔中使用的信号相同,type-c适配器也可以使用3.5mm音频插孔。
3电缆
type-c电缆两端安装了type-c连接器。其支持usb 2.0和usb 3.1的功能及数据传输速度,还可以实现pd。type-c标准电缆的实际长度及电子标记的电缆需求见表3。实现pd和全功能type-c电缆必须进行电子标记。从vconn(或其他来源)中获得高达1w的功率来支持电缆的电子标记。
图3: type-c电缆长度
although type-c connectors include all the signal wires necessary to support usb 2.0 and usb 3.1 signals, their physically different shape require adapter cables if used with legacy connectors.
尽管type-c连接器包括所有必要的支持usb 2.0和usb 3.1信号的信号线,但如果使用在旧版连接器中,由于外型不同则需要适配器电缆。
legacy adapter cables connect type-c connectors to:
旧版适配器电缆将type-c连接器连接到:
usb 2.0 and usb 3.1 type a connectors usb 2.0和usb 3.1 type a连接器
usb 2.0 type b mini and micro connectors usb 2.0 type b迷你型和微型连接器
usb 3.1 type b mini and micro connectors usb 3.1 type b迷你型和微型连接器
附属电缆,即一端有一个type-c连接器,另一端则连接到供应商特定设备上。其允许且必须遵循type-c信号需求。供应商电缆可能是硬接线或有一个供应商特定的断开连接协议。附属电缆是全功能的或支持usb 2.0。
4总结
usb type-c连接器比传统的usb连接器更加轻便可靠。type-c电缆有了控制器的支持,处理数据速度可高达1010gbps且传输功率高达100w。type-c电缆还可以进行配置,使之携带usb、视频和音频信号。type-c将成为未来的电缆设计解决方案。更多关于usb的信息,请访问mouser electronics的 usb 技术网站。
注意:usbtype-c and usb-c是usb开发者论坛注册的商标。
电子标识的电缆包括确定电缆功能的电路(额定电流、性能、供应商id)。它们是比较活跃的电缆,且需要使用电源,即vconn、vbus或其他电源。
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