Type-C的CC逻辑芯片和带E-MARK接线原理

TYPEC母头RECEPTOR引脚定义（Front View）

最近USB4通过认证的大企业已经有近20家，USB4一统江湖势必加速到来，今天我们针对USB4和普通USB最大差异的应用芯片进行解析说明，USB4线材需要IC，一个是为了保证高速信号传输的质量，另一个是存线缆的相关信息，包括是否可以支持3A到5A的带车载电流等。因为现在信号传输的速度更快了，目前最快单个通道传输达到20Gbps，线材又不能太短，为了保证信号质量，一般会加Re-timer和Re-driver这类功能的芯片，Re-timer是恢复数据的作用，Re-driver对衰减消耗的信号进行增强的作用，这类IC可以保证高速信号在规定的距离内准确稳定传输。

还有一类叫做E-mark芯片（TYPE-C的E-MARK 芯片是个什么鬼?【升级版】，是支持USB PD协议通信的，通过与这颗芯片通信，除了知道线缆的ID信息，还可以知道支持的电流能否超过3A，这样就可以区分出大电流的线缆和3A以下的电缆了。既能满足大电流的使用，有能保护3A以下的电缆

USB 3.0的时代传输速度最大5Gbps，带载电流不会超过3A，所以就用不着以上IC了，未来随着产品的升级换代，芯片将越来越多的被应用到产品中，今天我们整理规范，对Type-C的CC逻辑芯片和带E-MARK数据线进行基础的解说

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协会规范中Type-C接口定义

TYPEC插头PLUG引脚定义（Front View）

因为TYPEC协议将最大支持到20W甚至更大的功率，所以其Vbus引脚和GND引脚也特别多。另外，因为TYPEC还要支持高速、DP等协议，所以也多了其它功能的引脚。特别是其中的CC引脚。USB Type-C接口包含的2个通道配置（Channel Configuration）信号引脚（CC1 & CC2），用于功能协商，上述信号确定接口插入方向，并用于协商接口上的供电功能、替代模式和外设模式。

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协会规范中CC解读

刚刚开始接触TYPEC时，经常看到CC这个引脚功能。开始觉得CC是个单纯的信号、有时候又理解为CC应该是类似单总线功能有数据通讯、又或者有是串口功能……这些理解都有问题。经过一些了解后，初步汇总如下，希望对大家也有帮助。若有高手过目，也请指点一二。

CC实际有CC1和CC2。在插座上两个信号都有接。但是在插头上面一般只有CC1或者CC1&Vconn.设备通过CC1&CC2上的Rd/Ra来判断不同的功能，是否有负载接入、需要提供多达的电流、是否需要供电等信息。

在DFP的CC pin有上拉电阻Rp，在UFP有下拉电阻Rd。未连接时，DFP的VBUS是无输出的。连接后CC pin相连，DFP的CC pin会检测到UFP的下拉电阻Rd，说明连接上了，DFP就打开Vbus电源开关，输出电源给UFP。而哪个CC pin(CC1，CC2)检测到下拉电阻就确定接口插入的方向，顺便切换RX/TX。比如在全功能TYPEC接口情况下

CC1&CC2都接下拉电阻Rd时，表示Debug accessory 模式；

CC1&CC2都接Ra时表示Audio Adapter Accessory Mode

CC1接Rd、CC2为NC时（或者反之），表示有负载接入；

CC1接Ra，CC2为NC时（或者反之），表示供电线缆接入，且没接负载（表示给Vconn供电，无需给VBUS供电）；

CC1接Rd、CC2接Ra时，表示有供电线缆接入，而且接着负载（给VBUS供电，同时CC2作为Vconn给线缆内部芯片供电5V，CC1传信号给UFP）；或者是UFP（上行端口，即从设备）接入（表示需要给VBUS供电）考虑

另外，对于需要电流输出能力的DFP而言，需要通过不同值的CC上拉电阻Rp来实现；对于UFP而言，需要检测CC管脚上的电压值来获取对方DFP的电流输出能力。

根据标准下拉电阻为Rd=5.1k，上拉电阻Rp为不确定的值。USB Type-C靠Rp的不同，从而在 CC pin检测到的电压就不一样，来控制DFP供电模式。在TYPEC中两个CC，实际上在不含芯片的线缆里只有一根cc线。含芯片的线缆也不是两根cc线，而是一根cc，一根Vconn，用来给线缆里的芯片供电(5V)，这时就cc端没有下拉电阻Rd，而是下拉电阻Ra：800-1200Ω。

CC1和CC2是两个关键引脚，作用很多：

探测连接，区分正反面，区分DFP和UFP；

实际上在不含芯片的线缆里只有一根cc线。含芯片的线缆也不是两根cc线，而是一根cc，一根Vconn，用来给线缆里的芯片供电(5V)。这时就cc端没有下拉电阻Rd，而是下拉电阻Ra.（即当线缆里有芯片的时一个cc传输信号，一个cc变成Vconn供电）；

支持PD的设备必须采用CC Logic芯片。USB Type-C目前支持最高20V/5A，此时必须要支持USB PD，即需要额外的PD芯片，所以不要以为是USB Type-C接口就可以支持到20V/5A。

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如何评估设备是否需要CC逻辑芯片

所有全功能的Type-C电缆都应该封装有E-Marker：封装有E-Marker芯片的USB Type-C有源电缆，DFP和UFP利用PD协议可以读取该电缆的属性：电源传输能力，数据传输能力，ID等信息；但USB2.0 Type-C电缆可以不封装E-Marker。

所有的DFP设备需要CC逻辑检测与控制芯片：DFP需要检测到CC管脚上有某个电压时，判断UFP设备已插入或拔出，来提供和管理VBUS。当没有UFP设备插入时，必须关闭VBUS。

USB3.0/USB3.1应用中，除UFP设备以外的所有设备都需要CC逻辑检测与控制芯片：在USB2.0应用中，无需考虑方向检测问题，但USB3.0或者USB3.1应用中，必须考虑方向检测问题（有一种情况例外，比如U盘，移动硬盘等可以不考虑方向，不用CC芯片。）。

持PD的设备必须采用CC Logic芯片：对于UFP而言，需要检测CC管脚上的电压值来获取对方DFP的电流输出能力。USB PD看似只是电源传输与管理的协议，实际上它可改变端口角色，可与有源电缆通讯，允许DFP成为受电设备等诸多高级功能。

所有全功能的Type-C电缆都应该封装有E-Marker，但USB2.0 Type-C电缆可以不封装E-Marker

综上，只有因为功耗较低而不需要检测电流能力的UFP(U盘，耳机，鼠标等)不需要CC逻辑检测端口控制芯片外，其余所有的DFP、DRP(如电脑，手机，平板，移动电源)、需要检测DFP电流输出能力的UFP、支持PD的设备，都需要CC逻辑检测与端口控制芯片。

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CC逻辑芯片和E-Mark芯片

“持PD的设备必须采用CC Logic芯片”、“Electronically Marked Cable: 封装有E-Marker芯片的USB Type-C有源电缆”、“全功能的Type-C电缆封装有E-Marke”等信息.

CC逻辑芯片针对的还是设备端；

E-MARK针对的是线缆，而且规范中也经常提到“Electronically Marked Cable”其实就是我们所谓的e-mark芯片。E-MARK芯片技术自动识别电子产品所需的电压和电流。

如果TYPE-C接口提供超过5V的电压，或者是超过3A的电流，那么一定需要TYPE-C接口芯片去实现USB PD协议。

芯片选用原则：

如果您的设备使用5V电压，并且不超过3A的电流。而且设备本身只往外供电，或者只接受对方供电，并且供电角色与数据传输角色为默认搭配(即供电方为HOST，用电方为Slave或者device)。那么不需要TYPE-C芯片。

C-C传输线上是否需要用到E-MARK 芯片。这个判断标准是，使用过程中，电流是否会超过3A？如果不超过，则可以不需要。

若需要实现Battery Charging协议，这需要E-MARK芯片，这样既能够实现充电，又能够传输数据。