type c 主从协商

USB Type-C的插座中有两个CC脚，角色检测都是通过CC脚进行的，但是对于插头或者线缆正常只有一个CC引脚，两个端口连接在一起之后，只存在一个CC引脚连接，通过检测哪一个CC有连接，就可以判断连接的方向。如果USB线缆中有需供电的器件，其中一个CC引脚将作为VCONN供电。

第一阶段

主要通过 CC 引脚的电阻配置和电平变化完成设备识别与基础参数确认，具体可分为以下几个关键步骤：

1. 物理连接检测（Detection）

• 硬件基础：Type-C 接口的两端（如主机和设备）分别在 CC 引脚上配置了特定电阻：
  • Source（供电方，如充电器 / 电脑）：在 CC 引脚上串联 Rp 电阻（通常为 56kΩ），并通过 Rp 提供约 0.5V 的基准电压。
  • Sink（受电方，如手机 / 耳机）：在 CC 引脚上并联 Rd 电阻（通常为 10kΩ）。
• 检测逻辑：
  • 当设备插入时，Source 的 CC 引脚通过 Rp 输出电压，若 Sink 的 Rd 电阻接入，会将 CC 引脚电压拉低（从 0.5V 降至约 0.3V）。
  • Source 通过检测 CC 引脚的电压变化，确认有 Sink 设备接入；反之，Sink 也通过检测电压变化确认连接建立。

2. 方向识别（Orientation Detection）

• 硬件设计：Type-C 接口有两个 CC 引脚（CC1 和 CC2），但插头插入时只会导通其中一个（由插入方向决定）。
• 识别过程：
  • Source 同时监测 CC1 和 CC2 的电压：若只有 CC1 被拉低，说明是正向插入；若只有 CC2 被拉低，说明是反向插入。
  • 系统根据导通的 CC 引脚确定数据引脚的映射关系（正反插时数据引脚会镜像切换），确保信号传输正确。

3. 初始角色与供电能力确认

• 电源角色确定：
  • 通过 Rp（Source）和 Rd（Sink）的电阻配置，双方默认确定初始角色：带 Rp 的为供电方，带 Rd 的为受电方。
• 默认供电能力协商：
  • Source 通过 Rp 的阻值细分（如 Rp1/Rp2/Rp3）告知默认供电电流（如 5V/0.5A、5V/1.5A、5V/3A）。
  • Sink 通过 Rd 检测这些电流能力，并根据自身需求选择合适的供电档位（默认从最低电流开始）。

4. 线缆特性识别（Cable Identification）

• 若连接中使用 Type-C 线缆，线缆内部的 E-Marker 芯片（若有）会通过 CC 引脚传递信息：
  • 线缆类型（如 USB 2.0/3.2/4.0、是否支持雷电）。
  • 最大电流承载能力（如 3A、5A）。
  • 是否支持 USB PD 协议等。
• 若无线缆或线缆无 E-Marker，则默认按基础规格（如 USB 2.0、3A 电流）工作。

数据角色确定

第一阶段确定的电源角色（Source/Sink）会默认关联数据角色：

• 通常情况下，电源角色为 Source（供电方）的设备（如电脑、充电器）会默认作为数据 Host（主机）；
• 电源角色为 Sink（受电方）的设备（如手机、U 盘）会默认作为数据 Device（从设备）。

这种关联是一种 "默认约定"，而非通过 CC 引脚明确协商的结果。

两端设备在 CC 引脚上都串联了 Rp 电阻

在 USB Type-C 连接的第一阶段，如果两端设备在 CC 引脚上都串联了 Rp 电阻（理论上可能出现，比如两个支持双角色的设备连接时），系统会通过 **"角色协商"（Role Negotiation）机制 ** 来确定最终的 Source（供电方）和 Sink（受电方），具体逻辑如下：

1. 为什么会出现两端都有 Rp 电阻？

Rp 电阻是 Type-C 设备支持 "双角色"（Dual Role Port，DRP）的标志。DRP 设备（如现代手机、笔记本电脑）可以动态切换电源角色（既可以做 Source 供电，也可以做 Sink 受电），因此会在 CC 引脚上配置 Rp 电阻，同时具备检测和切换角色的能力。

当两个 DRP 设备（都带 Rp）连接时，就会出现两端 CC 引脚都有 Rp 电阻的情况。

2. 角色协商的核心逻辑

此时，双方会通过 **"试探 - 响应" 机制 ** 确定最终角色，过程如下：

• 初始状态：两端均以 "默认 Sink" 模式监听 CC 引脚（暂时将自己视为受电方）。
• 试探阶段：
  1. 设备 A 先主动切换为 Source 模式（通过 Rp 输出电压），同时监测 CC 引脚电压。
  2. 设备 B 此时仍为 Sink 模式（通过 Rd 电阻检测），若检测到 CC 引脚有电压输入，会保持 Sink 角色。
  3. 设备 A 检测到 CC 引脚电压被拉低（因设备 B 的 Rd），确认自己作为 Source。
• 确认阶段：
  • 若双方都短暂切换为 Source 试探，最终会通过时序优先级（谁先完成试探并检测到对方的 Sink 状态）确定角色。
  • 一旦一方确定为 Source，另一方会自动保持 Sink 角色，避免冲突。

 

第二阶段 - PD协商

第一阶段（基于 CC 引脚的物理层协商）完成后，USB Type-C 设备会进入更复杂的协议层协商阶段，主要围绕电源扩展、数据角色切换和功能模式选择展开，核心依赖USB PD（Power Delivery）协议和USB 基础协议栈，具体流程如下：

1. USB PD 协议协商（电源与角色扩展）

PD 协商是通过 CC 引脚进行双向半双工通信（BMC 编码）

如果双方支持 PD 协议（通过第一阶段检测到 E-Marker 线缆或设备自身能力），会启动 PD 协商，主要解决：

• 扩展供电能力：
  突破默认 5V 电压限制，协商更高电压（如 9V/12V/20V）和电流（如 3A/5A/10A）。过程是：

1. P首先发起PD协商，向C发送P具有的Power能力的消息，也就是P支持哪些功率类型

2. C收到P发送的Power能力的消息后，分析P的Power能力并选择其中一个Power配置发送给P

3. P收到C请求的power配置，决定是否接受这个请求

4. 切换到C请求的Power配置并通知C

• 动态角色切换：
  包括电源角色切换（PR Swap） 和数据角色切换（DR Swap）：
  1. 一方发送切换请求（如手机请求从 Sink 变为 Source 给耳机供电）。
  2. 双方交换状态确认消息，同步切换时序。
  3. 完成角色反转（如原供电方停止输出，原受电方开始供电）。

2. 数据传输模式协商

根据设备类型和线缆能力，协商具体的数据传输协议：

• 基础 USB 协议：
  若为普通数据传输（如 U 盘、手机连接电脑），通过 USB 2.0/3.x/4.0 协议栈协商：
  • 确认数据速率（如 USB 3.2 的 10Gbps、USB4 的 40Gbps）。
  • 建立端点（Endpoint）和传输管道（Pipe），确定数据传输方向（如控制传输、批量传输）。
• 替代模式（Alternate Modes）：
  若支持视频、音频等扩展功能（如雷电 3/4、DisplayPort）：
  1. 一方通过 PD 消息宣告支持的替代模式（如 "支持 DisplayPort 输出"）。
  2. 双方协商选择模式后，Type-C 引脚会重新映射为对应协议的信号引脚（如将 USB 数据引脚切换为 DP 视频信号引脚）。
  3. 启动对应协议栈（如 DP 协议），实现视频输出等功能。

3. 协商结果的维护与调整

• 实时监测：PD 协议会定期发送 "心跳消息"（GoodCRC）确认连接状态。
• 动态调整：若受电方需求变化（如手机充电到 80% 后降低电流），可重新发起协商请求。
• 异常处理：若协商失败或连接中断，会回退到第一阶段的默认状态（如 5V 供电、基础 USB 模式）。

 

 

echo host > /sys/class/typec/port0/data_role

echo device > /sys/class/typec/port0/data_role

cat /sys/class/typec/port0/data_role

echo source > /sys/class/typec/port0/power_role

echo sink > /sys/class/typec/port0/power_role

cat /sys/class/typec/port0/power_role

 

echo host > /sys/class/typec/port0/data_role

rmmod usb_f_acm

/app/scripts/usb_switch_host

modprobe aoa

ip addr add 192.168.1.1/24 dev aoa0

ip link set aoa0 up