2,type-c,USB3.0/3.1,PD快充协议最详细的讲解;USB 3.0 Standard-A和Standard-B的引脚定义

1,产品官网的数据手册USB Type-C接口PD协议解决方案真的非常清楚。

USB Type-C接口PD协议解决方案这个文档看完,对于PD的快充会有一个很清晰的理解

https://www.richtek.com/Products/USB%20PD%20IF/USB%20Type-C%20and%20Power%20Delivery/RT1711H?sc_lang=zh-C
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2,自己以后的学习新的协议方法时候,

第一步,查看协议的具体定义协议手册,可以快速看一遍;

第二步,查看应用到此协议的IC数据手册,着重看看引脚定义,快速看完

第三步,查看此IC的官方解决方案手册,要详细的阅读,对着协议手册和数据手册一步步的看,这个时候就会有很深很形象的理解了。

3,USB 3.0 Standard-A和Standard-B的引脚定义

USB 3.0[编辑]

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The Super-Speed USB Logo

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USB与Thunderbolt的速度比较表

USB 3.0[1],其USB速率模式称为“Super Speed”,是通用串列总线(Universal Serial Bus,USB)的第三个主要修订版本。其主要技术标准有:支持全双工,并采用发送列表区块来进行数据发包,供电标准为900mA,且理论上有支持光纤传输的潜力,传输速度为5Gbit/s。USB 3.0的设计兼容USB 2.0与USB 1.1版本,并采用三级多层电源管理技术,可以为不同设备提供不同的电源管理方案。

USB 3.0采用新的数据包路由传输技术,线缆设计8条内部线路,除VBus和GND作为电源提供线外,剩余3对均为数据传输线路其中保留D+与D-两条兼容USB 2.0的线路,新增SSRX与SSTX专为新版所设的线路,因此USB 3.0比USB 2.0多了数个触点。USB 3.0的Standard-A接口继续采用与早先版本一样的尺寸方案,外观以蓝色区分,只是内部触点有变化,新的触点将会并排在当前4个触点的后方。引入展频时脉技术,降低电磁辐射的逸散。

Intel发表的xHCI已经可以支持USB3.0的接口,且向下兼容USB2.0的接口。Windows 8和后续的Windows操作系统都内置本地的USB 3.0支持。

 

目录

  • 1电磁干扰
  • 2针脚定义
  • 3USB 3.1
    • 3.1历史
    • 3.2与USB 3.0比较
    • 3.3Type-C接口
  • 4USB 3.2
    • 4.1规格与USB 3.1比较
    • 4.2技术突破
  • 5参考资料
  • 6外部链接

电磁干扰[编辑]

USB使用差动信号进行数据传输,以USB 2.0为例,要达成480Mbps的传输率,那么其传输的差动信号运作频率须为240MHz,USB 3.0需要2.5GHz的差动信号频率方能达成5Gbps传输率。而为了降低高运作频率产生的电磁干扰,USB 3.0引入展频时脉,将原本集中在2.5GHz频率的能量,USB 3.0以2.5GHz为中心呈现正弦函数的绝对值分布,降低2.5GHz集中的能量,这样下次出现能量集中的地方为三次谐波7.5GHz(也因这样所以在USB 3.0线材规范中都有针对7.5GHz制定要求)。[2]

然而,2.5GHz的运作频率与ISM频段(2.412~2.462GHz)靠得太近,加上展频时脉技术的缘故,原本单一的2.5GHz信号的能量会延展成从直流到数GHz的带宽干扰,令USB 3.0在运作时其电磁波信号的能量会覆盖ISM频段的信号,也无法使用滤波器过滤信号。因此同一电路板上USB 3.0无法与蓝牙、2.4GHz频段的WLAN在相邻不远的情况下一同运作,而USB论坛针对此一现象,也仅能要求制造商将电磁遮蔽做好,从USB插槽、线材、直到外接设备端都需要做屏蔽接地的动作,尽量压低辐射出来的电磁波。[3][4]而实测表明USB 3.0与蓝牙、2.4GHz的WiFi设备在靠近的情况下,出现了断流、连线中断、传输性能明显下降等情况,而将USB 3.0的连接点做好遮蔽,或者将蓝牙、2.4GHz WiFi等设备使用延长线连接并远离USB 3.0设备,同时运作的干扰问题明显改善。[5]

USB 3.0与ISM频段的电磁兼容性问题,也间接令不少移动设备(如智能手机)等没有考虑对USB 3.0的支持,虽然也有一些智能手机支持USB 3.0(如三星Galaxy Note 3)。[6]

针脚定义[编辑]

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USB 3.0 Standard-A

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USB 3.0 Standard-B

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USB 3.0 Micro-B

USB 3.0 Micro-B首五针跟USB 2.0相同

USB 3.0 Standard-A和Standard-B [7]
针脚编号 颜色 信号
(Type A)
信号
(Type B)
1 红色 VBUS
2 白色 D−
3 绿色 D+
4 黑色 GND
5 蓝色 StdA_SSRX− StdB_SSTX−
6 黄色 StdA_SSRX+ StdB_SSTX+
7 Shield GND_DRAIN
8 紫色 StdA_SSTX− StdB_SSRX−
9 橙色 StdA_SSTX+ StdB_SSRX+
USB 3.0 Powered-B [7]
针脚编号 信号 描述
1 VBUS POWER
2 D- USB 2.0 DIFFERENTIAL PAIR
3 D+
4 GND Ground for Power Return
5 StdB_SSTX- Superspeed transmitter differential pair
6 StdB_SSTX+
7 GND_DRAIN Ground for signal return
8 StdB_SSRX- Superspeed receiver differential pair
9 StdB_SSRX+
10 DPWR Power provided by device
11 DGND Ground return to DPWR

USB 3.1[编辑]

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USB 3.1的官方标志

USB 3.2 Gen 2×1SuperSpeed+,官方全名:SuperSpeed USB 10 Gbps)是基于USB 3.0(USB 3.2 Gen 1×1)改良推出的USB连接接口的最新版本。2013年底,负责制定USB 3.0规范的组织USB 3.0 Promoter Group公布了下一代USB 3.1接口的标准规范。2014年4月,负责USB接口规范的USB开发者论坛(USB-IF)公布了USB 3.1连接接口设计图,包括Type-A、Type-B以及全新设计的Type-C[8][9][10][11][1]。

标准的Type-A是当前应用最广泛的USB接口,Type-B主要用于打印机和传真机等设备,而Type-C用于更轻薄、更纤细的手持设备。2017年后推出的智能手机,其充电传输接口几乎都从之前的microUSB改为USB Type-C。

请注意,USB 3.1 Gen 2在2019年更名后的正确名称为USB 3.2 Gen 2×1,而USB 3.0则更名为USB 3.2 Gen 1×1。

版本 名称 带宽 编码 备注
USB 3.1 Gen 1 SuperSpeed 5 Gbit/s 8b/10b 与USB 3.0相同
USB 3.1 Gen 2 SuperSpeed+ 10 Gbit/s 128b/130b 新标准

历史[编辑]

  • 2013年底,负责制定USB 3.0规范的组织USB 3.0 Promoter Group公布下一代USB 3.1接口的标准规范。
  • 2014年4月,负责USB接口规范的USB开发者论坛(USB-IF)公布USB 3.1连接接口设计图,包括Type-A、Type-B以及全新设计的Type-C[12][13][14][15]
  • 2015年,USB开发者论坛协会公告:“Cquote|USB 3.1更名为USB 3.1 Gen2,速度为10 Gbit/s (1250 MB/s)。这才是真的USB 3.1”。而USB 3.0更名为USB 3.1 Gen1。

与USB 3.0比较[编辑]

  • 理论最高传输速度由USB 3.0的5 Gbit/s提升为10 Gbit/s
  • 供电最大100W,电压和电流都会提高
  • 新增Type-C接口,其插座和线材不会兼容原有Type-A / Type-B
  • 降低编码损耗,将编码方式改为128b/132b,让编码损耗从原来3.0的20%降低为3%
  • 虽然向下兼容USB 2.0/1.0,但如果要得到10Gb/s的传输速度仍需在主机、目标端同时具备对应的芯片才能达成

Type-C接口[编辑]

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USB-C接头

主条目:USB Type-C

基于USB 3.1规范全新设计的USB Type-C,外观上最大特点在于其上下端完全一致,这意味着用户不必再区分USB正反面,两个方向都可以插入。

USB Type-C接口尺寸为8.3×2.5毫米,小于当前PC的USB接口,但大于许多手机采用的尺寸6.85×1.8毫米的micro-USB接口。至于电力传输规格,线材标准为5A,而连接器为3A。

Type-C由于不兼容现有的任何类型,因此需要额外设计转接设备。全球首套USB 3.1主控端与设备端原型,则由祥硕科技于2014年的USB-IF年会中发表,但因速度仅较USB 3.0快一倍(理论值,实际上不到一倍)。因此于2014年时,众多大厂仍以主流规格USB 3.0为主及设备端厂商也极少愿意跟进投入开发对应的USB3.1产品。[16]

USB Type-C还支持DisplayPort[17],功能与Thunderbolt看齐。

USB 3.2[编辑]

USB 3.2是2017年7月25日USB开发者论坛(USB Implementers Forum)宣布基于USB 3.1改良推出的USB连接接口的最新版本,除了将传输速度从10Gbps倍增至20Gbps,也建议各设备统一采用Type-C型式端子为主。此外USB 3.2也能向下兼容于较旧的规范,无论是将USB 3.2设备插入旧端子,或是将旧设备插入USB 3.2端子,仍能以较低的速度正常运作。

版本 名称 带宽 编码 备注
USB 3.2 Gen 1×1 SuperSpeed 5 Gbit/s 8b/10b 与USB 3.1 Gen 1相同
USB 3.2 Gen 1×2 SuperSpeed+ 10 Gbit/s 8b/10b 双通道模式,需要USB 3.2电缆
USB 3.2 Gen 2×1 SuperSpeed+ 10 Gbit/s 128b/132b 与USB 3.1 Gen 2相同
USB 3.2 Gen 2×2 SuperSpeed+ 20 Gbit/s 128b/132b 双通道模式,需要USB 3.2电缆

规格与USB 3.1比较[编辑]

  • 使用最新的type-C传输线,并可向下兼容[18][19]。速度是USB 3.1的两倍,允许两条10Gbps传输通道, 所以传输速度达到20Gbps, 但只能在type-C传输在线产生效果。[20][21]
  • 虽然向下兼容USB 2.0/1.0,但如果要得到20Gb/s的传输速度仍需在主机、目标端同时具备对应的芯片才能达成

技术突破[编辑]

  • USB 3.2成功于现有的USB Type-C传输在线实现双通道,但仍继续使用现有之SuperSpeed USB物理传输率及技术。[19]

 

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