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USB Type C技能和计划全面解读

USB Type C技术和方案全面解读-一条USB数据线无非就是一条线加两个头,这看似简单,但却没有想象中的简单,小小的数据线,隐藏着许多你可能不知道的知识,而USB Type-C的横空问世更是说明了

  一条USB数据线无非便是一条线加两个头,这看似简略,但却没有幻想中的简略,小小的数据线,隐藏着许多你或许不知道的常识,而USB Type-C的横空面世更是阐明晰不能小瞧它。

  正反向可接插的USB Type-C衔接器可削减插接USB设备时的费事,USB Type-C也对如下技能供给支撑:数据速率高达10Gbit/s的USB3.1标准、高达100W的功率输出、音频多路复用,以及可处理诸如与DisplayPort或MHL等视频信号的切换形式。

  因而,数以百计的供货商正在推出支撑USB Type-C的产品就家常便饭了。事实上,来自从衔接线缆到笔记本电脑等许多范畴的一百多家供货商参加了于2015年7月举办的第一届USB Type-C互连互通性测验,以对其产品和原型的互操作性进行了测验。

  尽管现在业界已与USB打了几十年的交道,但完结Type-C衔接依然带来了许多新的应战。例如,当以10Gbit/s的数据速率运行时,数据线上的电压摆幅是低于0.5V的。规划者需求在衔接接纳端的物理层(PHY)里完结均衡器,来获取输入信号,这时,该信号眼图中的“眼睛”基本是闭合的,而需求施行必要的均衡以使信号眼图中的“眼睛”打开,一起,显现信号代表的是逻辑0或许逻辑1。

  在完结Type-C衔接时仍有许多其他应战,尤其是在USB3.1标准以10Gbit/s的全数据速率作业时最甚。

  USB Type-C介绍:

  1、超薄

  更薄的机身需求更薄的端口,这也是USB-C横空出世的原因之一。USB-C端口长0.83厘米、宽0.26厘米。旧式USB端口长1.4厘米、宽0.65厘米现已显得过期。这也意味着USB-C数据线的结尾将是标准USB-A型数据线插头尺度的三分之一。

  2、无正反

  像苹果的Lightning接口相同,USB-C端口正面和不和是相同的。也便是说不管你怎样刺进这一端口都是正确的。用户不用忧虑传统USB端口所带来的正反问题。

  3、快速

  理论上,USB-C端口的最高传输速率为每秒10Gb。可是苹果标明新款MacBook的USB-C端口最高传输速率为5Gbps。最大输出电压为20伏,能够加速充电时刻。 而USB-A型,到现在为止极限传输速率为5Gbps,输出电压为5伏。

  4、多面手

  新MacBook的USB-C型端口能够传输数据、进行充电也能够作为视频输出端口链接外部显现设备。仅有的疑问是苹果怎么满意想要一起做这三件事的用户。

  5、双向

  USB Type-C 不像老款USB端口,功率只能单向传输,USB-C型端口的功率传输是双向的,这意味着它能够具有两种发送功率办法。所以,用户不只能够用笔记本为移动设备充电,也能够运用其它设备或移动电源为笔记本充电。

  6、后向兼容

  USB-C能够与老的USB标准兼容,但用户需求额定购买适配器才干完结兼容。苹果公司标明不只苹果官方会出售适配器,第三方公司也能够授权出产。

  开发USB Type-C还需求注意哪些问题?

  重新考虑PHY

  例如,衔接器的可正反插接特性需求在完结中对物理层进行重构。当以USB2.0数据速率运行时,规划者可经过运用一对电阻去短接进入物理层的两条数据通路,从而去明示衔接器以何种办法被插接。在较低的USB2.0数据速率上,物理层具有满意的功用裕量来处理短接数据通路所引发的反射。

  关于USB3.0和USB3.1数据速率而言,规划者需求完结两条数据通路,以处理更高的速率。经过一个方向上的衔接器,体系衔接到一条数据通路上,一起在另一个方向上,体系衔接到另一条数据通路上。双数据通路是必要的,因为以5Gbit/s和10Gbit/s数据速率传输时,经过短接数据通路来清晰方向,将会引发太多的信号反射,从而使数据分化。

  规划者需求决议怎么处理这个问题。一种处理计划是运用两个物理层,每个方向有一个物理层。双物理层处理计划的缺陷是会占用20%到25%的额定面积,来完结两条超高速(SuperSpeed)数据通路和两条高速(Hi-Speed)数据通路,而且需求两组锁相环电路(PLL)及两组电源、接地和数据引脚。终究结果是一个体系具有的高速(High-Speed)数据通路比其实践需求多出一条。

  一种更高效的完结办法,是运用一个现已针对USB Type-C标准优化过的物理层,其具有两条超高速(SuperSpeed)数据通路、一条高速(Hi-Speed)数据通路、一组锁相环电路以及一组电源、接地和数据引脚。

  规划者挑选何种完结办法取决于他们的终究运用。本钱灵敏类商场将挑选节约面积和芯片,可经过省去一条额定的Hi-Speed数据通路以及削减高达40%的引脚数量来完结。

  USB Type-C信令

  完结USB Type-C的第二项应战是24引脚衔接器所要求的信号杂乱性。USB Type-C标准清晰了装备通道(CC)信号和功率输出(PD)信号以界说各项参数,例如衔接器的方向,任何刺进Type-C端口的电线能够承载多大的功率,以及衔接器何时是为音视频而处于切换形式。

  一起支撑装备通道信号与功率输出信号要求附加的逻辑:功率输出音讯操控器和装备通道逻辑。规划应战的一部分是处理或许发生在不同电压上的两种信号,这取决于其时作业的信号组合。

  Type-C标准也摒弃了USB On-The-Go概念,而是以Dual Role Port概念取而代之。USB On-The-Go是一种信令办法,用于标明一个端口是被用作主机仍是被用作设备。On-The-Go协议运用ID引脚宣布信号来告诉端口在作业时担任主机仍是设备;可是Type-C并没有这个信号,所以要运用功率输出音讯信号来完结这项作业,这使PD信号的完结进一步杂乱化。

  体系性问题

  Type-C衔接器能够使USB用户的日子愈加便当,但支付的价值是使规划者的作业变得愈加杂乱。规划者将不得不决议他们想要的是支撑USB2.0、3.0和/或3.1中的哪一个,怎样处理功率输出,以及是否支撑音视频可切换形式。

  USB Type-C的完结还会有体系方面的影响。例如,假使SoC计划支撑功率输出方面的功用,规划者能够挑选运用一种满意一切相关安全条件的外部电源办理芯片。这意味着将切割功率输出和装备通道逻辑,或许在物理层和一块独自的电源办理芯片,或主体系CPU乃至一个专用的外部微操控器之间切割。

  Synopsys 全面的USB操控器和物理层IP产品组合,现已被3000多项USB规划成功选用,而且现现已过约30亿只已发货的器材加以验证。这便是深化而直接的规划经历,使咱们能够开发特别为与Type-C衔接器一起运用而优化的USB3.1物理层IP,以及为了完结Type-C功用所必需的支撑东西和验证环境——这使得规划者的作业愈加简洁。

  “线”的问题

  USB除了能够用来传输数据之外,还能够作为电力供给的手法。而开始的USB标准因为并不具有电力供给才能,因而USB 1.0及2.0的电力供给才能仅限于2.5w(0.5A/5v)。尽管这足以供给手机等小型电子设备,可是关于外界驱动器来说,明显远远不够。而USB 3.0就应运而生,它的供给值可达4.5w(0.9a/5v)。

  而在USB 3.1标准下的USB Type-C接口的供电才能能够到达最高20V/5A,也便是100w,不只能够满意手机充电的要求,还能够满意平板设备和计算机的充电需求;别的,在这种供电才能下,也能够免除其他用电功率较高的外部设备需求另接电源的费事。

  别的,关于USB Type-C供电规模还有一些问题需求阐明。其中有好也有缺乏。好音讯是,USB PD 2.0标准未来能够直接为笔记本或平板电脑供电,一起还能够让智能手机作为作为移动电源运用。

  另一方面欠好的音讯便是,暂时还没有所谓的万能USB线缆面世,这些线缆需求内置特别的芯片,里边包含了关于线缆的信息。全功用的USB线缆需求能够接受1.5a或5v的电流,而这样的线缆造价要比一般的USB线缆高出许多。

  Type-C芯片厂商以及产品计划

  莱迪思(Lattice):

  德州仪器(TI):

  TPS65982

  -USB Type-C USB PD Controller

  -Power Switch High Speed Multiplexer

  HD3SS460

  -4 x 6 Channels USB Type-C™ Alternate Mode MUX

  -Compatible for Source/Host and Sink/Device Applications

  意法半导体(STMicroelectronics,简称ST):

  STUSB16接口芯片选意图法半导体的20V制作工艺,集成短路、过压、过流等维护功用,无需加设外部电路,此外还供给电流设定值最高600mA的插接功率支撑(VCONN),依照USB 供电标准(USB Power Delivery),集成双相符号编码(BMC,Bi-Phase Mark Coded)物理层(PHY,Physical Layer)的编码和解码逻辑电路。

  赛普拉斯(Cypress):

  EZ-PD™ CCG1: Industry’s First Programmable Type-C Port Controller

  EZ-PD™ CCG2: Industry’s Smallest Programmable Type-C Cable Controller

  硅谷数模半导体公司(Analogix Semiconductor, Inc.):

  ANX7428,完美适用于根据X86的笔记本-4通道DisplayPort接口和USB超高速切换开关、DisplayPort替换形式、USB-C端口操控器和Power Delivery

  ANX7418,完美适用于根据ARM的智能手机、平板电脑和运动型相机–两通道DisplayPort接口和USB超高速切换开关、搭载SlimPort发射器的DisplayPort替换形式、USB-C端口操控器和Power Delivery

  ANX7408-USB超高速切换开关,搭载USB-C端口操控器和Power Delivery

  ANX7409-USB超高速切换开关,搭载USB-C端口操控器

  ANX7401-USB-C端口操控器和Power Delivery

  ANX7403-USB-C端口操控器。

  创惟科技:

  高功用USB Type-C™ SuperSpeed 集线器操控芯片GL3523S

  恩智浦半导体(NXP):

  谱瑞科技:

  该公司推出PS 8750与PS 8751两款整合型自动开关晶片,不只可简化规划、降低本钱,一起也可缩小体系尺度。

  PS 8750与PS 8751两款开关晶片整合了高速信号Redriver线路、USB Power Delivery Controller和传输埠操控器(Port Controller),并援助USB Type-C电源(Power)传输等功用,为多功用整合晶片。此外,该晶片契合USB3.1 Gen 1标准,传输速率可达5Gbit/s,一起援助DisplayPort Alt Mode,传输速率高达5.4Gbit/s。

  Type-c衔接器产商及产品计划

  富士康(FOXCONN):

  在很多厂商抢占芯片范畴时,富士康则另找途径,从衔接器下手,敏捷抢占USB Type-c另一高点。如下是富士康针对USB Type-c衔接器的部分产品列表:

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富士康衔接器 首要选型参数

假如想要全面了解细节参数,能够从下面链接获取规格书和样品测验

  Foxcoon Type-C 衔接器 材料获取
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  Type-C衔接器 运用计划

  http://www.hqchip.com/fangan/31.html

  http://www.hqchip.com/fangan/30.html

  http://www.hqchip.com/fangan/21.html

  http://www.hqchip.com/fangan/20.html

  http://www.hqchip.com/fangan/19.html

  http://www.hqchip.com/fangan/18.html

假如还有更多的主意和问题,能够咨询华强芯城 资深产品司理:

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