什么是USB3.0？

USB 3.0是一種USB規(guī)范，是由英特爾、惠普、NEC、NXP半導體以及德州儀器（Texas Instruments）等公司共同開發(fā)的。由USB-IF于2008年11月發(fā)布。與USB2.0接口規(guī)范不同，USB3.0接口增加了兩對SuperSpeed傳輸數(shù)據(jù)差分信號線，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸----全雙工雙向高速串行數(shù)據(jù)傳輸，支持異步傳輸模式。

USB3.0有什么特點呢？

先看一張圖片：

上文介紹過，Type-c接口是應運USB3.0協(xié)議而產(chǎn)生的。

下面總結(jié)一下特點：

1.傳輸速率：

USB3.0接口的傳輸速率大約是3.2Gbps（即320MB/S)。理論上的最高速率是5.0Gbps（即500MB/S），新的USB3.1最高速率支持到10Gbps。相較于USB2.0最高的傳輸速率480Mbps有質(zhì)的提升！

2.數(shù)據(jù)傳輸：

USB3.0 接口引入全雙工數(shù)據(jù)傳輸，既TX和RX，4根線路中2根用來發(fā)送數(shù)據(jù)（TX），另2根用來接收數(shù)據(jù)（RX）。也就是說，USB 3.0可以同步全速地進行讀寫操作，以前的USB版本并不支持全雙工數(shù)據(jù)傳輸。

3.向下兼容：

USB3.0向下兼容USB2.0，以及USB1.1等接口，在接口上保留USB2.0，USB1.1等使用的D-，D+信號PIN。

4.電源傳輸能力：

USB 3.0標準要求USB3.0接口供電能力為1A，而USB 2.0（即Micro-usb）為0.5A。如下對比一下USB每個協(xié)議的電源能力：

USB 2.0規(guī)定每個端口最大驅(qū)動電流500mA

USB 3.0規(guī)定每個端口最大驅(qū)動電流900mA

USB 3.1規(guī)定每個端口最大驅(qū)動電流3A，并提供最大20V/5A（100W）的輸出能力。

5.支持正反插：

USB3.0規(guī)定了Type-c接口有24個pin，并且處于中心對稱，因此支持正反插。

知道了Type-c的定義與特點以后，USB3.0提出了Type-c接口的三種工作模式，那是哪三種模式呢？

Type-c三種工作模式：

DFP模式：

英文全稱Downstream Facing Port，也就是Host模式，DFP提供VBUS，可以提供數(shù)據(jù)。在協(xié)議規(guī)范中DFP特指數(shù)據(jù)的下行傳輸，籠統(tǒng)意義上指的是數(shù)據(jù)下行和對外提供電源的設備。典型的DFP設備是電源適配器。

DFP的CC pin有上拉電阻Rp，在UFP上有下拉電阻Rd。未連接時，DFP的VBUS是無輸出的。連接后，CC pin相連，DFP的CC pin會檢測到UFP的下拉電阻Rd，說明連接上了，DFP就打開Vbus電源開關(guān)，輸出電源給UFP。而哪個CC pin（CC1，CC2）檢測到下拉電阻就確定接口插入的方向，順便切換RX/TX。

對于電阻Rd=5.1k，電阻Rp為不確定的值，根據(jù)前面的圖看到USB Type-C有幾種供電模式，靠什么來識別？就靠Rp的值，Rp的值不一樣，CC pin檢測到的電壓就不一樣，然后來控制DFP端執(zhí)行哪種供電模式。如下圖所示：

對于Rp,Rd,Ra的阻值情況如下圖所示：

Rp阻值：

Rd阻值：

Ra阻值：

介紹了Rp，Rd以及Ra阻值以后，接下來解說DFP工作模式，如下圖：

下面解釋一下DFP的工作流程：

1.Source端使用一個MOSFET去控制電源，初始狀態(tài)下，F(xiàn)ET為關(guān)閉狀態(tài)。

2.Source端CC1/CC2均上拉至高電平，同時檢測是否有Sink插入，當檢測到有Rd下拉電阻時，說明Sink被檢測到，其中Rp的阻值表明Host能夠提供的功率水平。

3.Source端根據(jù)Cable中哪一個CC引腳為Rd下拉，去翻轉(zhuǎn)USB的數(shù)據(jù)鏈路，同時決定另外一個CC引腳為VCONN，在此之后，Source打開VBUS，同時VCONN供電。

4.Source可以動態(tài)調(diào)整Rp的值，去表示給Sink的電流發(fā)送變化，告知SINK最大可以使用的電流，同時Source會持續(xù)檢測Rd的存在，一旦連接斷開，電源將會被關(guān)閉。

另外，如果Source支持高級功能（PD或者Alternate Mode），將通過CC引腳進行通信。

需要注意的是，上面圖示里畫了兩個CC，實際上在不含芯片的線纜里只有一根cc線。
含芯片的線纜也不是兩根cc線，而是一根cc，一根Vconn，用來給線纜里的芯片供電（3.3V或5V），這時就cc端沒有下拉電阻Rd，而是下拉電阻Ra，800-1200歐。

UFP模式：

英文全稱Upstream Facing Port，俗稱上行端口，可以理解為Device，UFP從VBUS中取電，并可提供數(shù)據(jù)，典型設備是U盤，移動硬盤。

接下來同樣解說一下UFP的工作流程：

1.SINK的兩個CC引腳均通道Rd下拉到GND；

2.SINK通過檢測VBUS，來判斷Source的連接與否；

3.SINK通過CC引腳上拉的特性，來檢測目前的USB通信鏈路（翻轉(zhuǎn)）；

4.SINK可通過Rd去檢測Rp的值，去判斷Source可提供的電流，同時管理自身的功耗，保證不超過Source提供的最大范圍；

另外，同樣的，如果支持高級功能，比如PD充電，通過CC引腳進行通信。

DRP模式：

英文全稱Dual Role Port，俗稱雙角色端口，DRP既可以做DFP(Host)，也可以做UFP(Device)，也可以在DFP與UFP間動態(tài)切換。典型的DRP設備是筆記本電腦。

上面已經(jīng)解說了DFP與UFP模式，這里簡單說明一下DRP模式工作流程：

1.當作為Source存在的時候，DRP使用MOSFET控制VBUS供電與否；；

2.DRP使用Switch去切換自身身份作為Source，或者是SINK；

3.DRP存在一套機制，分三種情況，去決定自身是SINK或者是Source，去建立兩者間彼此的角色。

上面解說了Type-c的三種工作模式，接下來再說明DRP的幾個特點：

1.不使用PD SWAP，隨機變成Source/SINK中的任意一個，CC腳波形為方波：

2.Try Source/Sink功能：自身傾向于作為Source，執(zhí)行Try.SRC，問對面能不能做SINK，我做Source;與之相反，自身傾向作為SINK，執(zhí)行Try.SNK，你做Source，我做Source。

另外，當然還存在Source&Source，SINK&SINK這種兩種模式時，唯一的結(jié)果就是一直停留在Unattached.SNK/Unattached.SRC，無法匹配成功，Try Source/Sink功能都是1/2概率！

介紹完了Type-c的工作模式，這里我們總結(jié)一下CC PIN作用：

a）檢測USB Type-C端口的插入，如Source接入到Sink；

b）用于判斷插入方向，翻轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)鏈路；

c）在兩個連接的Port之間，建立對應的Data Role；

d）配置VBUS，通過上下拉電阻判斷規(guī)格，在PD協(xié)商中使用，為半雙工模式；

e）配置VCONN；

f）檢測還有配置其他可選的配置模式，如耳機或者其他模式；

對于Type-c接口，USB3.0還規(guī)范了其他內(nèi)容：

Display Port Alternate Mode

系統(tǒng)會通過USB PD協(xié)議中VDMs的信息通信（CC引腳通信），去告知支持Display Port模式。在這個模式當中，USB SuperSpeed 信號允許部分傳輸USB，部分傳輸DP信號。

Audio Adapter Accessory Mode

如下圖，為3.5mm音頻輸入口轉(zhuǎn)Type-C端口，USB2.0鏈路被用來傳輸模擬音頻信號，若帶MIC，MIC信號則連接在SBU引腳上，在這個模式當中，電源可以提供到500mA電流。

Host 端如何識別到音頻模式呢？把CC引腳和VCONN連接，并且下拉電阻小于Ra/2(則小于400ohm)，或者分別對地，下拉電阻小于Ra(小于800ohm)，則Host會識別為音頻模式。