乘风破浪的USB Type-C™和PD

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STMCU-管管发布时间：2020-7-15 14:21

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USB Type-C炙手可热。市场调研机构Moor Insights & Strategy 的创始人PatrickMoorhead表示：USB-C 已经成为个人设备与连接设备的重要行业标准之一。

当今，随着USBType-C（也称USB-C或Type-C）接口被强力推广，它逐渐广泛运用于：笔记本电脑，如Chromebook，AppleMacBook；手持电子设备，如微软SurfacePro 7，亚马逊Kindle Fire HD 10，索尼PlayStation 5；在其他电子领域也得到了广泛的运用，如智能手机、台式电脑、充电器、U 盘、移动硬盘、移动电源、车充、连接线、耳机、运动相机等。

为什么是 Type-C？

随着越来越多新型设备对于轻量化、小型化的追求，传统 USB 接口的“庞大”尺寸已经很难满足设备生产厂商和消费者的需求。同时，传统 USB 接口中需要通过反复拔插来寻找“正确”方向的问题已经被消费者广为诟病，用户迫切需要一种支持正反插的类似Lighting 接口的USB接口，尤其是在手机等需要频繁连接数据线的设备中，每天多次插错接口的体验很不友好。

更快、更强、更小、支持正反插，Type-C 解决了“USB永远插不准”的世界性难题，已经成为个人设备与连接设备的重要行业标准

2014 年 8 月，发布的 USB标准中，Type-C 作为一种接口被正式提出；它是一种新型 USB 线缆及连接器的规范，定义了包括连接器、端口、容器和线缆等在内的一整套全新的USB 物理规格。

2016年7月13日IEC（国际电工委员会）和USB-IF（USB实施者论坛）共同宣布，IEC正式接受最新的USB-IF规范中关于高速数据传输和增强充电的部分，特别是USB Type-C™线缆和连接器、USB Power Delivery和USB3.1（10Gbps）规范，这些规范定义了一个真正的集音视频流、数据传输和供电为一体的线缆解决方案。

USB PD和USBType-C™USBType-C™可提供极大的扩展能力。它提供22引脚，而Type-A/Type-B连接器最多提供11引脚。支持最大的供电能力100W(5A*20V），支持更多的协议扩展。

USB Type-C™技术具有普遍通用性，且双向可用，线缆两端都是USB Type-C™连接头，并且连接头的插入没有正反之分。它广泛适用于移动设备、个人设备和电视，并得到所有主要消费类OEM厂商的支持。而且，它比Type-A小得多，可以实现更小尺寸的设计。

USB PD 2.0规范的标准功能USBPD是通过USB Type-C™连接器上的配置通道引脚（CC1/ CC2）运行的通信协议。USB PD 2.0通过USBPD供电数据对象（PDO）提供标准功能。标准PDO结构允许多达7个不同电压（与每个电流限制相关）。有多种产品选项，可以涵盖具有不同系统功能的PDO。

USB PD 3.0向下兼容USBPD 2.0，并增加了直接充电功能。它通过可编程电源(PPS)模式提供了一种新型增强供电数据对象（APDO）。移动设备可以高精度地在规定范围内请求和控制电源适配器的输出电压，并实现可编程电流折返；它提供了一种新的支持直充和其他充电算法的机制。PPS需要20mV /step电压分辨率，最小电压可降至3.3V。采用PPS设计的便携式电源适配器可以直接为移动设备内的电池充电，包括智能手机。这有助于解决移动设备端电源管理的散热和成本方面的挑战。

2017年USB-IF组织发布了USBPD 3.0的重要更新，正式推出旨在一统快速充电技术规范的PPS(ProgrammablePowerSupply)，PD快充同时可以兼容美国高通的QC4.0快充协协议。这对于统一快充技术规范有着重要的意义。

STM32能为USBType-C™和PD做什么？

STM32解决方案能够帮助用户轻松实现USBType-C™和PD技术，让嵌入式应用程序支持最新的应用。ST的USB Type-C™生态系统还降低了在应用USB Type-C技术需求，如连接、电源管理、数据通信和认证方面的技术成本。

ST基于MCU的解决方案结合了中间件、配置和调试工具以及硬件开发平台，是专门为解决USBType-C挑战而设计的，为实现USBType-C™和PowerDelivery（PD）提供了极大的灵活性。

满足USB Type-C™应用需求的STM32/ STM8解决方案包括：

· 使用STM8或STM32 MCU的入门级“仅USB-C”解决方案

· UCPD认证的STM32微控制器和保护 USBType-C™ 端口 TCPP01-M12 配套芯片，用于

· X-CUBE-USB-PD软件包，可简化在任何STM32 MCU上实施Type-C™端口管理器

基于STM8或STM32 MCU的入门级“仅USB-C”解决方案

当无需USBPD协议时，只使用STM8或STM32外设（ADC）和几行代码就可以控制USB-C连接器CC线。用于高压端口保护的TCPP01配套芯片能控制电源路径，并防止由ESD放电和引脚之间的短路引起的损坏。

UCPD认证的STM32微控制器和保护USBType-C™端口的TCPP01-M12配套芯片

ST MCU 现有STM32G4、STM32L5、 STM32G0等系列微控制器支持USB Type-C和Power delivery接口（UCPD）IP。UCPD功能与STM32CubeMX软件工具兼容，可以配置外设为Sink、Source或Dual Role，非专家也可以进行嵌入式USB PD中间件协议栈的配置。这个组合解决方案非常灵活、经济、高效、坚固耐用，并且在未连接USB-C电缆时支持低功耗功能。设计人员可以从151个MCU 型号列表中选择所需的MCU，这些MCU型号均通过USB PD3.0认证。

认证的软件工具可在STM32 MCU上实现USB Type-C™端口管理器

X-CUBE-USB-PD能够轻松在任何STM32 MCU上实现Type-C端口管理（TCPM）。该软件工具符合USB Type-C端口控制器接口（TCPCI）规范，专门用于管理来自第三方的单独的单端口或多端口Type-C端口的Type-C控制器（TCPC）芯片。

这个协议栈只需占用极少的STM32资源和内存。每个端口使用一个I2C总线地址和一个通知引脚。此外，标准的寄存器映射能够确保与任何已连接的TCPC设备轻松实现互操作性。可以使用ON-FUSB3-STM32评估套件（STM32F072RBT6作为TCPM，ON-SEMI FUSB307 作为TCPC）来评估USB Type-C™ rev 1.3接口和PD 3.0。