Type-C接口简单介绍-面向单片机应用

1、绪论

用单片机做一些东西时，Type-C接口逐渐替代了MicroUSB接口。但不像MicroUSB那样只有5V、GND、D+、D-、ID五个接口，Type-C接口有24个引脚，比较复杂。大多时候我们用TypeC也用不到USB3.0协议，还仅仅是像MicroUSB那样的功能，因此不需很详细的了解，只需要简单了解TypeC各引脚功能即可。本文尽量简单的介绍TypeC。

2、TypeC硬件接口介绍

2.1、公母头图片及特点

TypeC分为公头和母头。一般TypeC充电线是公头，手机里面的TypeC接口是母头，公头可以插进母头里面。母头中间一排有立着的板子上分布着接口，公头接口分布在两侧。
母头图片如下：

上图：TypeC母头接口图

上图：TypeC母头实物图

公头图片如下：

上图：TypeC公头接口图

上图：TypeC公头实物图

通过上图，我们发现以下特点：

• 在实物上面，区别是母头中间带一个立起的小板子，接线口位于该小板子的两侧。而公头不带小板子，接线口位于外壁内侧。
• 公头和母头均有两侧，标号A侧、B侧，且两侧都有焊盘接口，每侧12个，一侧用A1-A12表示，另一侧用B1-B12表示。
• 公头的B6和B7引脚没有焊盘接口。

公头和母头之间连接时有正插和反插两种情况。

• 正插： 母头A侧 和 公头A侧 贴合：
  此时母头A1-A12依次和公头A1-A12贴合
• 反插： 母头A侧 和 公头B侧 贴合：
  此时母头A1-A12依次和公头B1-B12贴合

2.2、各引脚功能

如下表：

各引脚功能分类说明如下：

• A1、12、B1、B12： 接地
• A4、A9、B4、B9： 接电源正极，一般最高为20V，最大电流5A。
• A2、A3、A10、A11、B2、B3、B10、B11： USB3.0的通信信号。USB3.0兼容USB2.0，除了2.0的D+、D-一路差分信号接口外，还增加了两路差分信号，分别为SSTXp1、SSTXn1一组、SSRXp2、SSRXn2一组，两组超速差分信号连接可以使得USB3.0是全双工通信，而USB2.0仅有一组差分信号则只能是半双工通信。当插口正接时，母头的超速差分信号1接共同的超速差分信号1，反接时，母头的超速差分信号1接共同的超速差分信号2，所以USB3.0全双工工作时需要判断是正插还是反插，进而通信双方判断使用哪组差分信号收、哪组发。
• A6、A7： USB2.0的差分通信信号。
• A6、A7： cc1和cc2，为Configuration Channel（配置通道）的缩写。可以用来检测公头和母头的插入方向。当二者A边对A边插入时，公头cc1接母头cc1，反之则公头cc1接母头cc2。其次还可用作很多作用，探测连接、区分主从设备，后面会详细介绍，
  也可参考：ttps://blog.csdn.net/mike8825/article/details/88377090
• A8、B8： sbu1和sbu2，为Side Band Use（边带使用），实现辅助功能，适合传输非USB信号如音频信号。

2.3、Typec数据角色分类：

在USB2.0中，USB根据数据传输的方向定义了HOST/Device/OTG三种角色，其中OTG即可作为HOST，也可作为Device。
在Type-C中，也有类似的定义，只是名字有了些许修改。如下所示：

• DFP(Downstream Facing Port)：
  下行端口，可以理解为Host或者是HUB。DFP提供VBUS、VCONN，可以接收数据。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。当单片机和电脑连接时，DFP一般是电脑。
• UFP（Upstream Facing Port）：
  上行端口，可以理解为Device，UFP从DFP中取电，可为DFP提供数据。典型设备是U盘，移动硬盘。当单片机和电脑连接时，UFP一般是单片机。
• DRP（Dual Role Port）：
  双角色端口，类似于USB2.0的OTG。请注意DRP分为DRD(Dual Role Data)/DRP(Dual Role Power)。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设备是手机，手机可以插U盘，此时手机为主设备。手机还可以插电脑上，此时手机为从设备。设备刚连接时作为哪一种角色，由端口的Power Role（参考后面的介绍）决定；后续也可以通过switch过程更改（如果支持USB PD协议的话）。

2.4、TypeC电源角色分类：

根据供电情况USB Type-C将设备划分为Source、Sink等电源角色。注意：电源角色可以和数据角色不一样，可以在电源上是从设备但在数据上是主设备。

电源角色中的Source是往外供电的，Sink是取电的。有的设备可以在二者之间进行切换，有时候供电有时候取电。
Power Role 详细如下：

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）

当连接时，供电方需要把CC1和CC2接上拉电阻，用电方把CC1和CC2接下拉电阻，如下图：

取电方的下拉电阻为固定值5.1K$\Omega$，而供电方的上拉电阻阻值则代表了供电方的供电能力，如下表：

其中默认供电功率为USB2.0的5V/200mA，USB3.0的5V/900mA。

2.5、通过CC1/CC2识别各种配置

DFP主设备可以通过检测CC1和CC2对地电阻来判断各种配置模式和正反连接，具体如下表：

3、电路图

因为TypeC接口有6P、16P、24P等各种，其中6P只能供电，16P除了供电还有USB2.0的D+和D-引脚，24P包含了全功能USB3.0各个引脚。电路图如下：

3.1、TypeC-6P：

一般单片机可用下面这种电路。

如果想精简电阻，也可以这样：

当供电端不带USB控制芯片时，CC1和CC2可共用一个下拉电阻，参考：
https://www.chongdiantou.com/archives/36445.html?tdsourcetag=s_pcqq_aiomsg
此时供电端CC2连接是断开的。但是当使用带Emark的USB控制芯片时，就不行了，此时单片机会被当做模拟音频设备（耳机）而被拒绝供电。

3.2、TypeC-16P：

一般单片机可用下面这种电路：

同理，也可以将CC1和CC2共用一个5.1K的下拉电阻。

3.3、TypeC-24P：

用24PIN的TypeC时，一般是需要用到USB3.0协议，则TypeC接口中的A2、A3、A10、A11、B2、B3、B10、B11接到相应芯片的USB3.0接口上，将CC1和CC2按相应角色进行上拉下拉或者接到芯片上即可。