什么是USB3.0?
USB 3.0是一种USB规范,是由英特尔、惠普、NEC、NXP半导体以及德州仪器(Texas Instruments)等公司共同开发的。由USB-IF于2008年11月发布。与USB2.0接口规范不同,USB3.0接口增加了两对SuperSpeed传输数据差分信号线,可以实现数据的双向传输----全双工双向高速串行数据传输,支持异步传输模式。
USB3.0有什么特点呢?
先看一张图片:
上文介绍过,Type-c接口是应运USB3.0协议而产生的。
下面总结一下特点:
1.传输速率:
USB3.0接口的传输速率大约是3.2Gbps(即320MB/S)。理论上的最高速率是5.0Gbps(即500MB/S),新的USB3.1最高速率支持到10Gbps。相较于USB2.0最高的传输速率480Mbps有质的提升!
2.数据传输:
USB3.0 接口引入全双工数据传输,既TX和RX,4根线路中2根用来发送数据(TX),另2根用来接收数据(RX)。也就是说,USB 3.0可以同步全速地进行读写操作,以前的USB版本并不支持全双工数据传输。
3.向下兼容:
USB3.0向下兼容USB2.0,以及USB1.1等接口,在接口上保留USB2.0,USB1.1等使用的D-,D+信号PIN。
4.电源传输能力:
USB 3.0标准要求USB3.0接口供电能力为1A,而USB 2.0(即Micro-usb)为0.5A。如下对比一下USB每个协议的电源能力:
USB 2.0规定每个端口最大驱动电流500mA
USB 3.0规定每个端口最大驱动电流900mA
USB 3.1规定每个端口最大驱动电流3A,并提供最大20V/5A(100W)的输出能力。
5.支持正反插:
USB3.0规定了Type-c接口有24个pin,并且处于中心对称,因此支持正反插。
知道了Type-c的定义与特点以后,USB3.0提出了Type-c接口的三种工作模式,那是哪三种模式呢?
Type-c三种工作模式:
DFP模式:
英文全称Downstream Facing Port,也就是Host模式,DFP提供VBUS,可以提供数据。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。典型的DFP设备是电源适配器。
DFP的CC pin有上拉电阻Rp,在UFP上有下拉电阻Rd。未连接时,DFP的VBUS是无输出的。连接后,CC pin相连,DFP的CC pin会检测到UFP的下拉电阻Rd,说明连接上了,DFP就打开Vbus电源开关,输出电源给UFP。而哪个CC pin(CC1,CC2)检测到下拉电阻就确定接口插入的方向,顺便切换RX/TX。
对于电阻Rd=5.1k,电阻Rp为不确定的值,根据前面的图看到USB Type-C有几种供电模式,靠什么来识别?就靠Rp的值,Rp的值不一样,CC pin检测到的电压就不一样,然后来控制DFP端执行哪种供电模式。如下图所示:
对于Rp,Rd,Ra的阻值情况如下图所示:
Rp阻值:
Rd阻值:
Ra阻值:
介绍了Rp,Rd以及Ra阻值以后,接下来解说DFP工作模式,如下图:
下面解释一下DFP的工作流程:
1.Source端使用一个MOSFET去控制电源,初始状态下,FET为关闭状态。
2.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,其中Rp的阻值表明Host能够提供的功率水平。
3.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,在此之后,Source打开VBUS,同时VCONN供电。
4.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,同时Source会持续检测Rd的存在,一旦连接断开,电源将会被关闭。
另外,如果Source支持高级功能(PD或者Alternate Mode),将通过CC引脚进行通信。
需要注意的是,上面图示里画了两个CC,实际上在不含芯片的线缆里只有一根cc线。
含芯片的线缆也不是两根cc线,而是一根cc,一根Vconn,用来给线缆里的芯片供电(3.3V或5V),这时就cc端没有下拉电阻Rd,而是下拉电阻Ra,800-1200欧。
UFP模式:
英文全称Upstream Facing Port,俗称上行端口,可以理解为Device,UFP从VBUS中取电,并可提供数据,典型设备是U盘,移动硬盘。
接下来同样解说一下UFP的工作流程:
1.SINK的两个CC引脚均通道Rd下拉到GND;
2.SINK通过检测VBUS,来判断Source的连接与否;
3.SINK通过CC引脚上拉的特性,来检测目前的USB通信链路(翻转);
4.SINK可通过Rd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;
另外,同样的,如果支持高级功能,比如PD充电,通过CC引脚进行通信。
DRP模式:
英文全称Dual Role Port,俗称双角色端口,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设备是笔记本电脑。
上面已经解说了DFP与UFP模式,这里简单说明一下DRP模式工作流程:
1.当作为Source存在的时候,DRP使用MOSFET控制VBUS供电与否;;
2.DRP使用Switch去切换自身身份作为Source,或者是SINK;
3.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。
上面解说了Type-c的三种工作模式,接下来再说明DRP的几个特点:
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:
2.Try Source/Sink功能:自身倾向于作为Source,执行Try.SRC,问对面能不能做SINK,我做Source;与之相反,自身倾向作为SINK,执行Try.SNK,你做Source,我做Source。
另外,当然还存在Source&Source,SINK&SINK这种两种模式时,唯一的结果就是一直停留在Unattached.SNK/Unattached.SRC,无法匹配成功,Try Source/Sink功能都是1/2概率!
介绍完了Type-c的工作模式,这里我们总结一下CC PIN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,通过上下拉电阻判断规格,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;
对于Type-c接口,USB3.0还规范了其他内容:
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interwetten与威廉的赔率体系 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VCONN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。
-
下拉电阻
+关注
关注
4文章
147浏览量
20509 -
USB接口
+关注
关注
9文章
700浏览量
55614 -
驱动电流
+关注
关注
0文章
83浏览量
16044 -
Type-C接口
+关注
关注
1文章
144浏览量
20639 -
DFP
+关注
关注
0文章
26浏览量
3850
发布评论请先 登录
相关推荐
评论