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使用 FPGA 技术实现灵活的 USB Type-C 接口控制 莱迪思半导体白皮书 2014 年11 月 Lattice Semiconductor 5555 Northeast Moore Ct. Hillsboro, Oregon 97124 USA Telephone: (503) 268-8000 WP002 1.1 版本 USB Type-C 接口介绍 二十年前，第一代通用串行总线（Universal Serial Bus, USB 1.0）的出现，为 各自为政的电子行业通信标准注入了互通性。而必威体育精装版发布的USB Type-C 接口规范将 USB 技术提升到了一个新的高度，能够满足21 世纪电子行业的需求，同时也将再一 次改变计算机、消费类电子产品以及移动设备之间的互连方式。轻薄、坚固、无需区 分插头方向的USB Type-C 连接器拓展了由USB 3.1 超速（SuperSpeed+ ）规范定义 的各项功能，采用双通道实现高达20 Gbps 的总带宽，最多能够将高清电影和3D 图 像等大型文件的传输时间减少一半。得益于USB Type-C 接口的大功率特性，可实现 高达100W 的快速充电以及为笔记本电脑、监视器、电视机等更大的设备供电。USB Type-C 接口还具备多项独一无二的特性，包括新的视频模式——使用USB 连接器和 电缆传输DP、VGA 和HDMI 等格式的视频。 USB Type-C 接口将为消费者带来诸多激动人心的新特性。不过，要发挥出 USB Type-C 接口的潜能，设计人员必须根据设计需求实现USB Type-C 的供电 （PD）协议、电缆方向侦测、高速信号切换以及供应商自定义消息（Vendor Defined Messaging, VDM ）功能。本文将讨论如何将低成本的FPGA 与现有的USB 设备相结 合，开发出能够充分发挥USB 接口高速、大功率和通用特性的产品，以及如何快速将 产品推向市场。 USB Type-C 接口简介 新一代可靠耐用的连接器 USB Type-C 接口的命名源于USB Type-C 连接器，USB 开发者论坛（USB Implementers Forum, USB-IF）设计了这个坚固、易于使用的接口来替代当今移动设 备中广泛使用、易于损坏的Micro-B 连接器。（图1） 使用FPGA 技术实现灵活的USB Type-C 接口控制 2 莱迪思半导体白皮书 图 1：USB Type-C 连接器 这款24-pin 连接器的机械设计反应了设计人员从Micro-B 连接器上获得的历史 教训，它无需确定插入的正反方向并可实现10000 次的插拔。用户再也不需要担心 “哪头上，哪头下”，因为USB Type-C 连接器没有正反方向之分，所以从任一方向 插拔皆可。此外，不像其他大多数USB 电缆，USB Type-C 电缆两端使用相同的插 头。 数据通道增加 USB Type-C 电缆包含两组支持10Gbps USB 3.1 超速标准的Tx/Rx 信号通 道，提供了20Gbps 总带宽，理论上可实现2 倍的数据传输和下载时间改善。并保留 单独一组引脚给使用USB 2.0 连接的传统应用。 供电性能增强 该电缆还包含配置通道（Configuration Channel, CC），可用于发现、配置和 管理USB Type-C 的先进供电（Power Delivery）功能，为外设或移动设备实现高达 100W 的供电能力。 更灵活的USB 架构 除了必威体育精装版的USB 标准中定义的 “上行数据流端口（Upstream-Facing Port, UFP）”和 “下行数据流端口（Downstream-Facing Port, DFP）”，USB Type-C 规 范还定义了 “双重用途端口（Dual Role Port, DRP）”。这种新