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  • 众所周知,Type-C接口是不用区分方向的,正反都可以插,比较省心。目前,Type-C接口还不是非常普及,多用在旗舰机型上。而上一代的接口MicroUSB是有方向的,在插接时需要注意方向问题。相比而言,Type-C更加方便、...
    7b7a70b0c73dd184cd5709bca09141fc.png众所周知,Type-C接口是不用区分方向的,正反都可以插,比较省心。目前,Type-C接口还不是非常普及,多用在旗舰机型上。而上一代的接口MicroUSB是有方向的,在插接时需要注意方向问题。相比而言,Type-C更加方便、增强了用户体验。更为关键的是,Type-C配合快充协议,可以实现快充功能,大大提高了充电效率。那么Type-C是如何实现无方向插接的呢?下图是各种USB接口外形。

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    首先看一下,Type-C的引脚排列。该接口由上下两层引脚构成,每层具有12个引脚,共有24个引脚。每层的接口一致,分别为:G,RX,RX,VBUS,RFU,D-,D+,CC,VBUS,TX,TX,G等。如下图所示。

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    可以看到,上下两层的引脚定义是一样的,细心的朋友应该能看出来,上下两层的引脚在颠倒前后是一致的。颠倒前后的引脚如下图所示。

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    由此,就可以清楚Type-C防反接的原理了。USB接口是最常用、最普及的接口,U盘的USB接口是A型,Jlink的方形USB接口是B型,MP3/4上的USB接口是MiniUSB,Type-C以前的安卓智能机用的是MicroUSB。Type-C接口目前主要用在旗舰手机上,以后会越来越普及,相比MicroUSB,Type-C的过电流能力更大,提供了快充的硬件条件,并且方便了我们的应用。1f2f89494b75c2e3fd6f433c53328905.png
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  • 就在今天又设计制作了一款USB-hub,在硬件上我又使用了Type-C接口,所以来了兴致,写一篇关于USB Type-C接口的文章,与大家一同分享、学习。什么是Type-CUSB Type-C,简称Type-C,是一种通用串行总线(USB)的硬件接口...

    笔者前段时间做了一款STM32下载器,为了与新时代接轨,在设计电路板的时候首次使用了USBType-C接口,后来发现其确实很好用。就在今天又设计制作了一款USB-hub,在硬件上我又使用了Type-C接口,所以来了兴致,写一篇关于USB Type-C接口的文章,与大家一同分享、学习。

    什么是Type-C

    USB Type-C,简称Type-C,是一种通用串行总线(USB)的硬件接口规范。2013年12月,USB 3.0推广团队已经公布了下一代 USB Type-C 连接器的渲染图,随后在2014年8月开始已经准备好进行大规模量产。新版接口的亮点在于更加纤薄的设计、更快的传输速度(最高10Gbps)以及更强悍的电力传输(最高100W)。Type-C双面可插接口最大的特点是支持USB接口双面插入,正式解决了“USB永远插不准”的世界性难题,正反面随便插。

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    Type-C的三大优点

    优点一:可以正反插

    之前在用micro USB接口的时候相信大家都遇到过“正面插不对、反面插也不对、正面再插就对了”的情况,我觉得仅此一点USB-C就足以取代其他USB接口了,因为USB-C是正反面都能插,说的专业点就是接口没有方向性。

    优点二:供电能力更强

    我们知道普通电脑的USB 2.0接口的供电电流是0.5A,如果是USB 3.0的话达到了0.9A,USB 3.1这方面没变化。而我们今天的主题Type-C接口的电流不仅有1.5A甚至还有3A可选(标准线缆),接口可承载的电流实际上是5A,这么算起来理论上其供电能力最高可达25W,比很多QC 2.0快充还要高。

    此外,USB-C接口还支持双向供电,它既可以接受充电器供电,也能当作充电器对外输出电流,华为的Mate20就有了这样的功能。

    优点三:传输速度更快

    我们还是不得不回到传输速度上来,虽然USB-C接口最低要求是USB 2.0速度即可,但这么好的接口只用USB 2.0显然是浪费的,它完全可以做到USB 3.0甚至USB 3.1速度标准。

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    Type-C的引脚定义

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    1)如果是像笔者一样只是使用USB 2.0的话,就直接使用A6、A7、B6、B7就可以了,A6连接B6做D+,A7连接B7做D-。其他数据引脚悬空即可。

    2)使用USB 3.1需要连接两组TX+/-,两组RX+/-,用于高速数据传输。

    3)电源相关的引脚是A4、A9;B4、B9,也就是USB线缆上面的电源线,在两端最外面的四个引脚就是电源的地了。

    4)值得注意的是配置引脚,也就是A5、B5,CC1和2。用于连接的发现、配置和管理。对于插头来说,只有一个CC,而对于插座来说有两个:CC1和2。

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    总 结

    关于Type-C的知识,本文讲的只是冰山一角,笔者建议需要详细了解的朋友去看USB协会的Type-C标准规范。链接如下:http://www.usb.org/developers/usbtypec/ 。

    最后晒出作者画的一个USB-hub的3D图片,完全开源。喜欢的朋友可以到我之前的视频里面获取下载方式。

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  • USB Type-C,又称USB-C,是一种通用串行总线(USB)的硬件接口形式,外观上最大特点在于其上下端完全一致,与Micro-USB相比这意味着用户不必再区分USB正反面,两个方向都可以插入。相关文章:USB各类接口尺寸及其封装...

    USB Type-C,又称USB-C,是一种通用串行总线(USB)的硬件接口形式,外观上最大特点在于其上下端完全一致,与Micro-USB相比这意味着用户不必再区分USB正反面,两个方向都可以插入。

    相关文章:USB各类接口尺寸及其封装

    8bc68a0aacc042893a2d2c9df25db617.png

    01

    USB分类

    谈到形式,刚才所说的mini-USB和micro-USB也算是这样,但这两个相对于标准USB来说的。而这个标准USB,其实它的名字叫USB Type-A。

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    这个图大致解释了不同形式的USB,可以看到,不同版本(2.0/3.0)对应的这些接口是有差别的,基本上USB 3.0时代都是为了兼容USB 2.0才做成了这样。

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    Type-A的USB 3.0和2.0形状一致,并且设备也可以相互兼容,而Type-B就不同了,2.0版Type-B的接线可以插到3.0版接口上,但是反过来就不行。

    02

    Type-C有功能和特性

    USB 3.1分为Gen 1/Gen 2两种,USB 3.1 Gen1是USB 3.0的改名,也就是说完全没变化。市面上所有未提及Gen 1/Gen 2区分的,一般都代指USB 3.1 Gen2。

    USB 3.1 Gen 2的带宽为10Gbps,比USB 3.0高了一倍。

    影音传输(USB AV)带宽增大,匹及HDMI1.4。

    电力输出可达到100W。

    编码标准变化,从8b/10b升级为128b/132b,极大的降低了编码损耗率。

    03

    Type-C专属特性

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    1F

    支持正反插

    虽然历代USB都有防插反设计,但这并不能防止“大力出奇迹”后的悲剧……于是乎这次从源头解决问题,正反插都能用,再也不会遇到插USB时要试一次后才能插进去的尴尬。

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    如图所示,typeC有24个引脚,每一边12个。没有连接时,两边的引脚定义是中心对称的,所以typeC正反插时都是一个情况。当然这个定义不是一直都这样的,连接后会根据识别情况发生变化。

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    2F

    支持替代模式(Alternate Mode/Alt Mode)

    支持替代模式的前提,是机器已经搭载了支持USB PD协议的芯片,就是刚才提到的那个可以增大功率输出的玩意。

    04

    Type-C接口引脚定义

    表 1 和表 2 分别汇总了在 USB Type-C 型插座和插头上所使用的信号列表。

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    05

    Type-C 版本对比及载流

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    06

    PCB布局布线指南

    Type-C接口有多种封装,最麻烦的(Jacob's Opinion)是带有EMI接地屏蔽的中置式贴片接口。通过对参考设计和EVM(评估模块)中总结的一些技巧,帮助PCB设计工程师更快更容易的设计出符合规范的工程。

    (1)

    从Type-C接口供应商处获取最新的封装并仔细检查。在理想情况下,与PCB电路板厂一起验证接口的使用面积和平面度,为整版布局提供必要的参考。

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    (2)

    对type-c接口进行扇孔处理。参照之前的设计文档可以得知可以使用通孔8/16 mil过孔(没有盲孔和埋孔)。

    就设计规则而言,我们将最小间距设置为3mil(最差情况)并将我们的过孔放置在(顶部/底部)。确保通孔没有碰到Type-C连接器上的焊盘,以避免“盘中孔”的出现。

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    (3)

    在顶层和底层可以看到SSTX / RX这些差分对。由于这些是最重要的信号,因此要把这些差分线做特别处理,比如安全间距要满足3W走线,蛇形等长,在等长时,为了匹配长度尽可能一样而采用蛇形等长。而且尽可能确保阻抗计算的正确性。

    (4)

    为了满足阻抗计算的结果,接下来要对SBU,USB2和CC1 / 2等信号做以下布线处理。

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    (5)

    由于Type-C接口最大的载流为5A,所以我们在进行PCB设计时。我们使用以下两种方法。

    第一种是在内层使用相当大的平面来承载高电流。0.5盎司铜需要大约125毫米的铜宽度才能安全地满足5A。

    第二种方法是使用顶部/底部层来承载大部分电流(放置走线/从数据路径倾泻而出)约65mil的0.5盎司铜和铺铜(0.5盎司)才能容易满足5A。

    一旦电源接近Type-C接口,就会在内层上两次转换,以使连接器下方的VBUS过孔并使用一组过孔将它们缝合到顶部/底部来进行铺铜处理。

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    (6)

    GND铺铜。通过一些新打的过孔,把整个板子上出现的空白区域都可以用添加回流GND过孔,并且把整个模块进行铺铜处理。

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    以上6点内容同样可以应用于其他Type-C接口的PCB设计中,把握好设计技巧后可以减少在Type-C系统上进行布局的时间。

    除了这些规范外,我们考虑到EMC的问题,所以会在接口处添加相应的ESD器件来保护接口。(文章整理自EDA365电子论坛)

    文章转载自EDA365公众号(ID:eda365wx),如需转载,请联系申请。

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    RS232(DB9)

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    RS422/RS485(DB9)

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    CAN(DB9)

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    PS2

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    USB

    在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述

    type - C

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    STAT

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    MSATA

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    SD卡/TF卡

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    以太网

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    VGA

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    DVI

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    HDMI

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    mPCIe

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    PCI-e

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    JTAG

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