Rollenklassifizierung und Definition von USB Typ-C

13. Oktober 2023

Rollenklassifizierung und Definition von USB Typ-C

Das USB-Kabel ist ein Bus mit einer Master-Slave-Beziehung. In einem USB-Kabel kann sich nur ein USB-Host befinden, und die anderen Geräte sind Slaves.

Bevor zwei Geräte in einem USB-Kabel angeschlossen werden, wird in der Regel deren Master-Slave-Beziehung bestimmt (außer OTG). Beispielsweise ist der DownStreaming Face Port (DFP) von USB in der Regel der Host, während der UpStreaming Face Port (UFP) von USB das Slave-Gerät ist. In der USB2.0- und USB3.0-Ära verwendeten die meisten Geräte noch Schnittstellen wie TYP-A und TYP-B, die sich leicht nach Typ unterscheiden lassen. Im Allgemeinen ist TYP-A der Host, TYP-B, MICRO B und MINI sind die Slave-Geräte.

Ab USB3.1 können beide Enden des USB-Kabels TYP-C-Schnittstellen sein. Der fortschrittlichere USB4 kann nur TYP-C-Schnittstellen verwenden. Diese Art von Schnittstelle ist auf der Geräteseite und der Hostseite gleich. Dies führt zu einem gewissen Grad dazu, dass es unmöglich ist zu sagen, welches der Host und welches das Slave-Gerät ist.

Wenn im vorherigen USB-Protokoll die Schnittstelle eines Geräts DFP ist, muss es ein Host sein oder die Funktion eines Hosts haben. Wenn die Schnittstelle eines Geräts UFP ist, muss es sich um ein Slave-Gerät handeln oder die Funktion eines Slave-Geräts haben. Da TYPE-C jedoch das PD-Ladeprotokoll einführt, wird das Umschalten zwischen Master- und Slave-Geräten realisiert und die ursprünglichen beiden Rollen erweitert und neu definiert. Eine DFP-Schnittstelle ist nicht nur ein USB-Host, und eine UFP-Schnittstelle ist auch nicht nur eine UFP.


TYPE-C definiert im Vergleich zur vorherigen USB-Spezifikation mehr Rollentypen, nämlich:
  • Reine Stromversorgungspartei: Sie kann nur als Stromversorgungspartner (Source) verwendet werden und kann nicht über den Stromliefervertrag auf einen Stromverbraucher (Sink) umgeschaltet werden.
  • Standard-Stromversorgungspartei: Sie ist standardmäßig die Stromversorgungspartei und kann über das Stromversorgungsprotokoll auf den Stromverbraucher umgeschaltet werden.
  • Reiner Stromverbraucher: Er kann nur als Stromverbraucher genutzt werden und kann nicht über den Stromliefervertrag auf einen Stromanbieter umgeschaltet werden.
  • Standard-Stromverbraucher: Er ist standardmäßig der Stromverbraucher und kann über das Stromversorgungsprotokoll auf den Stromanbieter umgeschaltet werden.
  • Umschaltbare Doppelrolle: Standardmäßig auf Doppelrolle (DRP), Rollen können über das Stromversorgungsprotokoll umgeschaltet werden.
  • Stromversorgungsgerät mit zwei Rollen: Es arbeitet standardmäßig als Doppelrolle und kann die Stromversorgungsrolle über das Stromversorgungsprotokoll umschalten. Er verfügt über DFP- und UFP-Funktionen, kann aber nicht als USB-Host verwendet werden, wie z. B. der Upstream-HostGesicht Port (UFP) eines HUBs.
  • Host mit zwei Rollen, der Strom verbraucht: Er arbeitet standardmäßig als Dual-Rolle und kann die Stromversorgungsrolle über das Stromversorgungsprotokoll wechseln. Er verfügt über DFP- und UFP-Funktionen, kann aber nicht als USB-Gerät (detico) verwendet werden, wie z. B. der Downstream des HubsFace-Anschluss(DFP).
 
Rollen Rolle der Kommunikationsfunktion "Anfängliche Verbindung" illustrieren
Stromversorgungs-Party(Quelle) DownStreaming-Gesichtsanschluss (DFP) Ausgangsleistung der Schnittstelle
Stromverbrauch Party(Spüle) UpStreaming-Gesichtsanschluss (UFP) Eingangsleistung der Schnittstelle
Geräte mit zwei Rollen(Dual-Role-Port, DRB) Geräte mit zwei Rollen (DFP oder UFP) 1. Die Schnittstelle kann entweder eine Stromversorgungspartei oder eine Stromverbrauchspartei sein. Während der Verbindung erfolgt ein Wechsel der Doppelrolle (DFP oder UFP). Beide Parteien identifizieren und bestimmen die Rollen, wenn die beiden Geräte verbunden sind.
2. Wenn ein anderes angeschlossenes Gerät die Stromversorgung ist, ist diese Schnittstelle der Stromverbraucher.
3. Wenn ein anderes angeschlossenes Gerät ein Stromverbraucher ist, ist diese Schnittstelle die Stromversorgung.
4. Wenn das angeschlossene Gerät auch eine Doppelfunktion hat, kann es sich bei dieser Schnittstelle um eine Stromversorgung oder einen Stromverbraucher handeln.
 
  • Aus Sicht der Stromversorgung kann die Typ-C-Schnittstelle ein Netzteil (Source) oder ein Stromverbraucher (Sink) oder ein Dual-Role-Part (DRP) sein.
  • Aus Sicht der Kommunikationsfunktionen kann die Typ-C-Schnittstelle einestromabwärtsGesichtsanschluss (DFP) oder einstromaufwärtsGesicht Hafen(UFP) oder eine Doppelrolle.
  • Für ihre Funktionen und Rollen wird sie basierend auf der Rolle der Stromversorgung beim Verbinden bestimmt. Wenn die Stromversorgungsrolle die Stromversorgungspartei ist, wird die Funktionsrolle standardmäßig auf DFP festgelegt. Wenn die Stromversorgungsrolle der Stromverbraucher ist, wird die Funktionsrolle standardmäßig auf UFP festgelegt.

Die Rolle von Typ-C-Geräten wird in der Regel vor der Herstellung festgelegt und ob zwei Typ-C-Geräte einander erkennen und zusammenarbeiten können, wenn sie miteinander verbunden sind.
 
  • "Funktioniert nicht" bedeutet, dass nach dem angeschlossen sind, kann keine Partei die andere erkennen, und es gibt keine Stromversorgung und Signalübertragung, aber es wird keine Schäden an den Geräten verursacht.
  • "Funktionierend" bedeutet, dass sich beide Parteien nach dem Verbinden der Geräte gegenseitig identifizieren und die Stromversorgung und Kommunikation durchführen können.

Wie aus der obigen Tabelle ersichtlich ist, kann die Stromversorgungspartei nicht in Verbindung mit der Stromversorgungspartei arbeiten, und die Stromverbrauchspartei kann nicht in Verbindung mit der Stromverbrauchspartei arbeiten. Geräte mit zwei Rollen können mit jedem Gerät verbunden werden, wenn ein Gerät mit zwei Rollen an ein Stromversorgungsgerät angeschlossen ist, arbeitet das Gerät als Stromverbraucher. Wenn das Gerät an ein stromverbrauchendes Gerät angeschlossen ist, fungiert es als Stromversorger. Wenn das Gerät an ein anderes Gerät mit zwei Rollen angeschlossen ist, arbeitet es nach dem Zufallsprinzip als Netzteil oder Stromverbraucher.
 
Rollen Stromversorgung Party Stromverbrauch Party Geräte mit zwei Rollen
Stromversorgungs-Party Kaputt Arbeiten Arbeiten
Stromverbrauch Party Arbeiten Kaputt Arbeiten
Geräte mit zwei Rollen Arbeiten Arbeiten Arbeiten