USB 3.1 让USB Type-C成为现实
3.1的900mA,针对USB 2.0的500mA),VBUS上的5V电压,1.5A和3A电流。
图3中显示的是USB Type-C的典型主机-客户端 (DFP/UFP) 实现方式。USB 3.1主机的一个示例就是台式机或笔记本电脑。PC中的Type-C端口与DFP类似,运行为一个USB主机,为客户端设备供电。另一方面,一个USB SuperSpeed客户端设备的典型示例就是便携式硬盘。这个硬盘运行为一个USB设备,并且由VBUS供电。
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图3:USB Type-C的典型主机-客户端 (DFP-UFP) 实现方式
根据Type-C技术规格,客户端/用户负责管理功耗。因此,一个客户端设备需要根据主机的电流告知来动态地控制功耗。一个替代方法将流耗保持在缺省限值以内。DFP也有可能实现针对附件系统保护功能的电流限制。
如果一个DFP支持USB 3.1,它需要在USB Type-C电缆内,用VCONN 为有源电子设备提供5V电源。通过插座的CC引脚(CC1或CC2)来施加VCONN;插座不是通过电缆内的CC电线连接。相反的,它在插头近端为电路供电。需要注意的是,每条全功能Type-C电缆都需要具有一个电子标记。此外,较长的电缆也许需要有源信号调节器。
USB Type-C的双用途端口实现方式
USB Type-C还定义了一个DRP;在稳定的连接状态建立之前,它交替地将自己识别为DFP或UFP。如果一个DRP与DFP或UFP配对使用,它分别作为 DFP或UFP运行。如果将2个DRP配对使用,结果是随机的,但会受到2个可选功能的影响:Try.SRC和Try.SNK。如果另外一端没有偏好的话,具有Try.SRC的DRP更有可能变成一个DFP(源),而一个具有Try.SNK的DRP成为UFP(灌)的可能性更大。这些特性对于在生态系统中实现一个有序的供电方/耗电方关系很重要。例如,笔记本电脑应该为手机供电——即使它们二者都具有DRP功能。
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图4:USB Type-C的典型DRP实现方式
Type-C USB 3.1解决方案
在不进行重大的系统重新设计的情况下,要将现有的USB平台(包含老式插口)轻松转换为USB Type-C,需要一个CC控制器器件。为了支持USB SuperSpeed,还需要一个具有USB SuperSpeed复用功能的额外器件。
TUSB321是一个单芯片USB Type-C端口CC控制器,它可被配置为一个DFP,UFP或DRP。它是一款自主器件。实际上,借助某些预先设定的配置,它的运行不需要任何的用户干预。不过,可选择进行软件干预,它能够提供某些对设计人员有用的其它功能。
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图5:典型通道配置器件的功能方框图
HD3SS3212是一款USB SuperSpeed无源复用器;它使用CC控制器提供的信号工程实验室 (SEL) 信号来选择有源USB 3.1信号,以适应Type-C翻转插头;针对高达10Gbps的数据速率,这个插头支持USB 3.1 Gen 1和Gen 2。
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图6:针对SS RX/TX对选择的复用器操作示例
某些系统也许需要针对USB SuperSpeed的增强信号,以符合插口的要求。一个转接驱动复用器能够提供信号调节与USB SuperSpeed开关的双重功能。USB Type-C提供音频附件特性;这一特性能够通过Type-C插口提供头戴式耳机和麦克风功能,从而在某些系统中,免除了对于3.5mm音频端口的需要。音频信号使用D+,D-和USB信号。要提供音频功能,将会需要一个额外的复用器,而这不是本文的讨论范围。
总结
由于其功能性和灵活性,USB Type-C将会受到电子设备爱好者的广泛欢迎。系统的开发和组件成本不会因这一巨大优势的存在而显著增加。对于大多数基本实现方式,比如说USB和 15W电压,这个转换是很容易的——你只需要升级插口,添加一个CC控制器,以及一个可选的USB 3.1 SS复用器。
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