Type-C原理

西红柿煎蛋
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Type-C

Type-C 的核心工作原理：一个多阶段的电路过程

  1. 闲置状态电路 (等待连接)：

    1. 供电方 (如充电器、笔记本): 其内部的 Type-C 控制器芯片会通过一个上拉电阻 (Rp) 将 CC1 和 CC2 引脚的电压拉高 (例如拉到 5V)。同时，通往 VBUS 电源线的功率开关 (通常是 MOSFET) 处于关闭状态，不输出电力
    2. 受电方 (如手机、显示器): 其控制器芯片通过一个下拉电阻 (Rd) 将自己的 CC 引脚接地
    3. 电路状态： 供电方的 CC 引脚是高电位，受电方的 CC 引脚是零电位，VBUS 上没有电压

  2. “握手”电路的动作 (建立连接)：

    1. 形成分压电路: 线缆将供电方的 Rp 和受电方的 Rd 连接在了一起，瞬间构成了一个经典的分压电路
    2. 电压变化: 这导致供电方 CC 引脚的电压不再是 5V，而是被 Rd 下拉到一个特定的电压值。这个电压值由 Rp 和 Rd 的阻值比例决定 VCC=Vsource×RdRp+RdV_{CC} = V_{source} \times \frac{R_d}{R_p + R_d}

  3. 侦测与响应电路 ：

    供电方的控制器芯片一直在“监视”着 CC 引脚的电压

    1. 芯片内部的比较器或 ADC (模数转换器) 检测到了电压下降
      1. 确认连接: 电压下降意味着有设备插入
      2. 判断方向: 是 CC1 还是 CC2 的电压下降了？这决定了线缆的插入方向，控制器会据此配置高速数据通道
      3. 识别对方能力: 根据电压被拉低的具体数值，可以初步判断对方的默认需电能力
    2. 开启电源: 在确认连接后，控制器会立即打开 VBUS 的功率开关 (MOSFET)，输出 5V 的初始电压，让对方设备开始工作

    电路状态： 控制器芯片根据一个模拟电压值，做出了第一个数字逻辑判断，并执行了第一个动作——开启电源

  4. 进阶通讯电路:

    1. 一旦 5V 电源建立，CC 线的角色就变了。它从一个简单的直流电平检测线，变成了一条半双工的数字通讯总线
    2. PD 协议通讯: 此时，USB Power Delivery (PD) 协议开始登场。双方的控制器芯片会开始在 CC 线上发送和接收经过BMC (Biphase Mark Code) 编码的数字信号包
    3. 协商: 它们通过这些数据包进行“对话”，协商是否需要提升电压（例如升到 20V 快充），或者是否需要切换到替代模式 (Alternate Mode) 来传输视频信号

PD协议

物理层原理：信号是如何发送的？
  1. 通信媒介: 所有的PD“对话”都只在 Type-C 的 CC 线上进行
  2. 编码方式: BMC (Biphase Mark Code - 双相标志编码)
    1. PD协议的物理层核心。BMC是一种自同步的编码方式，意味着它不需要额外的时钟信号线来同步收发双方，时钟信息本身就“嵌入”在了数据流中
      1. 每个数据位的传输时间都是固定的（一个“位周期”）
      2. 在每个位周期的开始，电平都会发生一次跳变
      3. 如果要传输逻辑“1”，则在位周期的中间会再额外增加一次跳变
      4. 如果要传输逻辑“0”，则在位周期的中间没有额外跳变
协议层原理：沟通的“语言”是什么？

有PD通信都以**数据包（Packet/Message）**的形式进行

一个标准的PD数据包结构就像一封结构严谨的电子邮件：

  1. 前同步码 (Preamble): 一串交替的0和1，用于让接收方的“耳朵”锁定信号，准备接收数据
  2. 包起始码 (SOP - Start of Packet): 一个特殊的标识，宣告“正文开始”。PD定义了不同的SOP类型（如SOP, SOP', SOP''），用于区分是与设备对话，还是与线缆中集成的e-Marker芯片对话
  3. 消息头 (Header): 包含了这条消息的关键信息，比如：这条消息包含几个数据对象？消息的类型是什么（是“宣告能力”？还是“发起请求”？）
  4. 数据对象 (Data Objects): 这是消息的核心内容，PDO (电源能力数据)** 或 RDO (电源请求数据)。如果一条消息只是简单的Accept或Reject，则可能没有数据对象**
  5. CRC校验码 (Cyclic Redundancy Check): 一个32位的校验码。发送方根据消息内容计算出一个值；接收方用同样的方法计算，如果结果不一致，说明数据在传输中损坏，这条消息作废。这保证了通信的准确性
  6. 包结束码 (EOP - End of Packet): 标志着这条消息的结束
策略层原理：设备如何“思考”？

由设备内部的控制器芯片中的策略引擎（Policy Engine）来执行。它本质上是一个复杂的有限状态机（Finite State Machine）

  1. 设备初始处于 PE_SRC_Startup （供电方启动）状态
  2. 当检测到CC线连接后，状态机转换到 PE_SRC_Send_Caps （发送能力）状态，并发出包含PDO的数据包
  3. 发送完毕后，转换到 PE_SRC_Ready （就绪）状态，等待对方的请求
  4. 当收到一个Request请求数据包（这是一个外部事件），状态机根据请求内容，转换到 PE_SRC_Transition_Supply （电源转换）状态，调整VBUS电压
  5. 电压调整稳定后，发送PS_Ready消息，并最终回到 PE_SRC_Ready 状态
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