从柜子里翻出了十几年前购买的笔记本，看着这台笔记本密密麻麻的接口，再看看我现在的华为轻薄笔记本，感觉这完全是两个世纪的产物。十几年前太长，我又翻出了四年前购买的一台惠普360PC平板二合一，也感觉和现在的这台轻薄本完全不一样。不一样的地方就在于，我找来找去都找不到一个TYPE-C的USB接口。我想TYPE-C发展的这几年对于我们的工作方式改变的实在是太大了。
“TYPE-C绝对不是USB3.0，这一点一定要清楚，TYPE-C只不过是USB接口外形的一种形状，它是叫做C类型，所以被称为‘TYPE-C’”。这段话我之前和我一个朋友解释过，爱抬杠的他总是不服输的会来杠一下，“那么为什么没有‘TYPE-A’和‘TYPE-B’？”他又杠到。此问题一出，我瞬间抛出科普知识的态度，准备打其脸。USB不仅有TYPE-C，还有TYPE-A和TYPE-B。我们来看一下自己的优盘，大多数优盘是一个方形USB插头，这种方形的USB插头就是TYPE-A。而我们工业上面常用到的那种长方形的USB接口，就是TYPE-B类型的USB口了，这种接口在日常生活中用的比较少，但是在一些工业应用，或者在某些打印机上面用的很多，比如我的51单片机开发板，还有惠普的打印机。其形状可以参考图3。大家可以注意自己手中的以前的USB数据线，一般都是一头是USB的插头，另一头是Mini USB或者Micro USB的接头。如图4所示。好了，现在又仔细阅读的读者可能就有疑问了，这里的Mini USB和Micro USB算是TYPE what？这里就要说到USB的主从模式了，我们用USB线把手机连到笔记本上面时，手机会提示你是否作为存储介质，一旦当你选定好之后，那么这个USB通讯就被建立起来了，此时手机扮演的角色是USB从机（Slave），而笔记本电脑扮演的是USB主机（Host）。而以前的USB通讯中，主机上面用到的都是标准的USB TYPE A接口，从机上面的都是Mini USB或者Micro USB接口。但是，随着智能手机的发展，手机再也不单单只是一个笔记本的附属产品了，我们可以将手机变成一台台式电脑，插上鼠标，键盘，就可以使其像电脑一样处理我们工作中的邮件，文档，PPT等等事务。换句话说，手机上面的USB也是可以扮演USB主机的角色，因此，从2015年苹果第一次将TYPE C用到Macbook上面之后，越来越多的TYPE C接口被放到了手机上，这也就导致了我们现在对这种新型的USB都简称为TYPE C接口。而USB3.0和USB2.0的区别又是另外一回事情了。我相信绝大多数人接触USB都是从USB2.0时代开始的，它需要四根线来进行数据传输，即VBUS，D+，D-，GND。其中这里的D+和D-是一对差分线，由于这些线都是按照某一个特定顺序排列的，因此在使用时绝对不能插反。最终导致了Mini USB和Micro USB这两种防呆接口的诞生。而USB3.0为了大大提高传输效率，因此在原有的USB2.0四线制的基础上，又增加了一组超级差分线，用来传输数据。USB 3.1 Gen2是最新的USB规范（USB4.0也快来了），该规范由英特尔等公司发起。数据传输速度提升可至速度10Gbps。与USB 3.0（即USB 3.1 Gen1）技术相比，新USB技术使用一个更高效的数据编码系统，并提供一倍以上的有效数据吞吐率。它完全向下兼容现有的USB连接器与线缆。2008年11月12日USB 3.0推出之后，SuperSpeed带来了5Gbps高速传输效能，附加提供5V/0.9A电源。随着传输速率的要求提高，加上也希望能提升供电能力，2013年1月6日USB IF协会（USB Implementers Forum）正式宣布要推出新的USB 3.0加强版(即USB 3.1)。2013年7月31日宣布正式开始研发SuperSpeed 10Gbps，2013年12月3日USB 3.0 Promoter Group正式宣布USB 3.1诞生。USB3.1有三种连接介面，分别为Type-A（Standard-A）、Type-B（Micro-B）以及Type-C。标准的Type-A是应用最广泛的介面方式，Micro-B则主要应用于智能手机和平板电脑等设备，而新定义的Type-C主要面向更轻薄、更纤细的设备。Type-C大幅缩小了实体外型，更适合用于短小轻薄的手持式装置上，Type-C将取代Micro-AB型连接器（支援USB装置直接对传，不需要有主控系统介入），也将取代一般Micro-USB连接器，Type-C仿Apple Lightning连接器，正反均可正常连接使用，较现有Micro-USB更理想，Micro-USB虽有防止反接的防呆机制，但正反均可接的好处，胜过防止反接，摸黑状况上都可顺利完成接线。另外，Type-C还有增进的电磁干扰与RFI mitigation (射频干扰抑制)特性。DFP【Downstream Facing Port】：下行端口。它与USB数据流有关。一般是指HOST或HUB的端口，从设备器件与此类端口相连。 UFP【Upstream Facing Port】：上行端口。它与USB数据流有关。一般是指DEVICE端口或连接着其它HOST或DFP HUB的HUB端口。 SOURCE：供电端口。该端口上的CC脚接上拉电阻，并通过VBUS对外供电。一般指HOST或DFP HUB端口，比方传统的Type-A端口。 SINK：受电端口：该端口上的CC脚接下拉电阻，它从VBUS取电。一般指device端口，比方传统的Type-B端口。 DRP【Dual Role Port】双角色端口。既可做SOURCE又可以做SINK的端口，角色可以固定也可以协商切换。
USB Type-C接口一共24个管脚，分对称性连接和非对称性连接。USB 2.0 差分信号对（D+/D-）； 电源脚：VBUS/GND；
两套支持USB3.1数据传输速度的TX/RX信号脚； 通道配置脚【CC脚】，用于接插及角色的监测、供电等配置管理； 两路边带信号脚【SBU】，用于模拟音频模式或DP备选模式；
那么本文的重点来了，我们在设计STM32单片机电路的时候，如何将STM32的USB2.0移植到现有的TYPE C接口上面来呢？
TYPE C插座中有两个CC引脚，但每个面向端口的电缆中只有一个CC引脚连接。在CC1和CC2上，DFP必须具有Rp上拉电阻，而UFP必须具有Rd下拉电阻。CC引脚主要有两个作用：插头方向检测和功率检测。而我们在做STM32单片机移植的时候，我们往往需要USB提供最大的功率，因此不需要去做功率检测。而由于USB插头是双向的的，所以在连接到STM32xx设备之前，两对DP/DN需要相互连接，尽可能靠近插座。如图10所示。图10 STM32做USB设备时的TYPE C电路由于平台是为USB2.0设计的，因此最大电流容量为500毫安。如果在实际应用中有较高的电源电流，Rp电阻可以调整到1.5 A甚至3 A。传统主机需要通过在CC线和5V电源加入Rp上拉电阻，将STM32配置为DFP。并且通过STM32的ADC_IN监控CC线，从而在连接器上提供VBUS。具体电路如图11所示。图10 STM32做USB主机时的TYPE C电路
|
