USB 3.1 Type-C 型线缆

文档编号：001-97556版本**1AN95615使用EZ-PD™CCG2设计USB3.1Type-C型线缆作者：GayathriVasudevan相关项目：无相关器件系列：CYPD2103-20FNXIT、CYPD2103-14LHXIT软件版本：N/A相关应用笔记：AN95599要想获得该应用笔记的最新版本或相关项目文件，请访问网站。AN95615介绍了如何使用EZ-PD™CCG2设计无源1USB3.1Type-C型线缆。本应用笔记介绍了制造商如何使用CCG2轻松地设计和制造无源电子标记线缆（EMCA）1。目录简介...................................................................................1USBType-C型线缆简介...................................................2Type-C型插座/插头接口....................................................3Type-C型线缆部分.......................................................5USB电源供应....................................................................6USBPD中的SOP*通信...............................................7CCG2概况........................................................................7EMCA应用........................................................................8无源EMCA应用中的CCG2..............................................9CCG2电源子系统.........................................................9每根线缆上都带有一个CCG2的无源EMCA..............10每个线缆插头上都带有一个CCG2的无源EMCA（每根线缆带有两个芯片）—仅对SOP’数据包作出响应....12设计指南..........................................................................13硬件指南.....................................................................13固件升级指南..............................................................13总结.................................................................................15附录A：其他CCG2应用................................................16每根线缆都带有一个CCG2的主动EMCA解决方案—仅做出SOP’响应........................................................16每个线缆插头都带有一个CCG2的管理主动EMCA解决方案—SOP’和SOP”的响应......................................17配件解决方案..............................................................18附录B：参考原理图........................................................19CYPD2103-14LHXIT单芯片EMCA原理图................19CYPD2103-14LHXIT双芯片EMCA原理图................20文档修订记录...................................................................21全球销售和设计支持........................................................22产品.................................................................................22PSoC®解决方案...............................................................22简介USBType-C型线缆和连接器规范定义了一个厚度为3mm的新式子插座、一个厚度为2.4mm的可反转插头、可以双向反转的线缆，并使能了100WUSB供电规范。USBType-C型规范要求通过线缆进行电子方式进行辨识，用于向主机和器件上的Type-C型端口报告它们的功能。通过将控制器芯片嵌入到线缆一端或两端上的插头内可以实现电子标记。该控制器芯片的关键要求为低成本、底面积小、低功耗，并且必须拥有全套解决方案和灵活的固件更新程序。EZ-PDTMCCG2（CCG2）是赛普拉斯的低成本USBType-C型线缆控制器设备，适用于这种电子标记线缆部分（EMCA，在“EMCA应用程序”中介绍）。CCG2提供在1.63mm×2.03mm、20球型焊盘WLCSP和2.5mm×3.5mm×0.6mm、14引脚DFN封装中，它只需要五个外部无源组件。CCG2是USB供电和Type-C型控制器第二代赛普拉斯系列产品，它带有一个ARM®Cortex®-M0CPU。CCG2包含一个USBType-C型收发器的硬件实现和USB供电IP。另外，它还有六个定时/计数/脉宽调制器（TCPWM）、两个串行通信模块（SCB）、九个GPIO引脚、32KB闪存以及4KBSRAM。本应用笔记介绍的是使用EZ-PDCCG2设计USB3.1EMCAType-C型线缆的各种相关内容。1无源EMCA是一个无转接驱动器或电子设备的电子标记线缆（EMCA），用于传输USB数据信号。使用EZ-PD™CCG2设计USB3.1Type-C型线缆文档编号：001-97556版本**2USBType-C型线缆简介USB已经成为数据传输连接器的标准以及PC和智能手机的充电标准。标准的Type-A、Type-B和Micro-AB连接器（如图1所示）是当前的USB-IF标准，但它们也存在以下限制：它们使用了尺寸较大的连接器，违反了细小的工业设计原则（插座高度：A=4.5mm；B=10.4mm）。它们要求固定的插头和线缆方向。它们只传输USB信号和VBUS（仅为5V）。它们的电源供应实现非常复杂并且成本高，另外功率被限制为7.5WUSBType-C规范是新的USB-IF标准，它能够解决这些问题并提供以下优点：插头高度为2.4mm的细小工业设计支持插头和线缆的正反插可以在同一个连接器上传输USB信号和备用模式信号（如PCIe或DisplayPort信号）能够实现低成本同时高达100W的电源供应USBType-C插座、插头和线缆提供了一种更小，更薄且更加健壮的方案，代替现有的USB3.1互联（标准的microUSB线缆和连接器）。这些性能适用于非常薄的平台，目标应用范围包括超薄笔记本PC到智能手机，其中认为现有的标准A和微型AB插座尺寸过大、难以使用或不够健壮。当USBType-C互联（两端带有Type-C连接器）不再作为Type-A或Type-B（另外Type-C线缆是可反转的）物理上不同线缆的插头时，USB接口仍保持这种主机到设备的逻辑关系。通过在该线缆上实现的配置通道（CC）可以确认该主机到设备的关系。通过使用CC，USBType-C互联定义一个简单的5VVBUS供电和充电解决方案（该方案补充了USB3.1规范所介绍的内容）。更多相关信息，请参考Type-C规范。另外，USB-PD（USB供电，在PD简介部分中进行介绍）通信可以使用该CC进行设置和管理高级供电特性以及备用/配件模式。通过使用双相标记编码（BMC）方法可以在专用Type-CCC上传送USB-PD信息。更多有关信息，请参考USBPD规范。图1.USBType-C型：未来的连接器使用EZ-PD™CCG2设计USB3.1Type-C型线缆文档编号：001-97556版本**3Type-C型插座/插头接口图2和图3中分别显示的是USBType-C型插座和插头信号。表1和表2分别汇总了在USBType-C型插座和插头上所使用的信号列表。表1.USBType-C型插座信号信号组信号说明USB3.1TX1p、TX1nRX1p、RX1nTX2p、TX2nRX2p、RX2n超速USB串行数据接口定义了微分传送对和微分接收对。在USBType-C插座上，定义了两组超速USB信号引脚，用于使能插头翻转功能。USB2.0Dp1、Dn1Dp2、Dn2USB2.0串行数据接口定义了微分对。在USBType-C插座上定义了两组USB2.0信号引脚，用于使能插头翻转功能。配置通道CC1、CC2通过该插座中的CC通道可以检测信号方向和通道配置。辅助信号SBU1、SBU2边带使用电源VBUSUSB线缆总线电源GNDUSB线缆返回电流路径表2.USBType-C型插头信号信号组信号说明USB3.1TX1p、TX1nRX1p、RX1nTX2p、TX2nRX2p、RX2n超速USB串行数据接口定义了微分传送对和微分接收对。在USBType-C插座上，定义了两组超速USB信号引脚，用于使能插头翻转功能。USB2.0Dp、DnUSB2.0串行数据接口定义了微分对。在USBType-C插座上定义了两组USB2.0信号引脚，用于使能插头翻转功能。配置通道CC该插头中的CC用于连接检测和接口配置辅助信号SBU1、SBU2边带使用电源VBUSUSB线缆总线电源VCONNType-C型线缆插头电源GNDUSB线缆返回电流路径如图2所示，插座信号传送USB3.1（TX和RX对）和USB2.0（D+和D−）数据总线、USB电源（VBUS）、接地（GND）、配置通道信号（CC1和CC2）以及两个边带使用（SBU）信号引脚。该布局中的两组USB数据总线信号位置支持USB信号映射。该操作完全独立于插座中插头的方向。图2.USBType-C型插座接口（正面视图）图3描述的是USBType-C型插头信号。只有一个CC引脚通过该线缆被连接，用于确定信号方向；另一个CC引脚则作为VCONN，用于为USBType-C型插头中的电子设备供电。使用EZ-PD™CCG2设计USB3.1Type-C型线缆文档编号：001-97556版本**4图3．USBType-C型插头接口（正面视图）Type-C型下行方向端口（DFP）在它的CC引脚（CC1和CC2）上提供了Rp终端，而Type-C型上行方向端口（UFP）在它的CC引脚上提供的是Rd终端，如图4所示。与USB连接中的数据流相关的DFP通常为主机（如连接至器件的PC或集线器）上的各个端口。在初始状态下，DFP向VBUS和VCONN提供源电流。另外，UFP是同主机相连的一个器件或某个集线器上的一个端口。在初始状态下，UFP为VBUS提供灌电流。图4.Type-C型连