USB Type-C大幅扩展了USB的功能，但也会使每个USB埠的实现成本显著增加。即便如此，低成本设计仍有可能实现。本文介绍了如何利用精选的少量元件实现基本的USB Type-C上行埠，从而以简单且低成本的方式实现传统Type-B、mini B和micro B设计的移植。 USB Type-C电缆是由USB-IF推出的一种可正反连接的24接脚连接器，其规范于2014年8月第一次发布。USB Type-C电缆是一种通用电缆，能够满足各种计算、显示和充电应用的需求，其长期目标是在大幅扩展整体功能的同时，取代所有以前的几代的USB电缆。 最近引入的USB供电和备用模式功能进一步扩展了原始功能，进而使USB标准得以在各个应用领域中更广泛地采用。实现USB供电和备用模式支援的成本远高于传统USB设计，但这些功能并非所有应用都必需。本文件介绍了使用USB Type-C插座实现低成本USB 2.0和USB 3.0/3.1设备的要求。 USB Type-C插座设计原理如图1所示，连接器接脚排列中的两组USB 2.0差动对仅连接标准USB 2.0或全功能USB Type-C电缆中的单个差动对。在典型设计中，PCB上的D+和D-接脚将简单地进行连接，因此毋需多路开关或开关。第二组接脚(B6/B7)只能在仅支援单一方向的插接型应用中重新使用。
预设情况下，只有一组TX/RX 差动对用于USB 3.0/USB 3.1通讯，具体取决于电缆插入方向。由于电缆可正反连接，USB 3.0/USB 3.1通道必须根据连接方向重新连线。典型应用可使用二对一多工器来实现这一点。在基本的USB Type-C UFP应用中，CC接脚用于检测电缆方向和USB Type-C电流能力。另外，SBU线是低速讯号线，仅分配给备用模式使用。 实现Type-C上行埠须具备三大元件上行埠(Upstream Facing Port, UFP)是设备侧的埠，其可进行或不可进行充电，抑或是由VBUS进行供电。UFP必须至少： ．具有USB 2.0设备连接。 ．在CC接脚上提供Rd下拉电阻。 另外，UFP也可以： ．在未实现USB 3.0/3.1的情况下检测电缆的插入状态和方向。 ．在UFP仅消耗传统USB负载电流的情况下检测DFP的电流能力。 与此同时，USB Type-C UFP的最基本和最低成本实现需要三个元件(图2)： | | 图2 最低成本的USB TYPE-C UFP实现。 |
．USB 2.0设备或集线器上行埠。 ．USB Type-C插座。 ．CC接脚上的下拉电阻Rd。 如果想要实现能够检测USB Type-C电流能力的USB 3.0/3.1设备/集线器，需要以下元件： ．USB 3.0/3.1设备或集线器上行埠。 ．USB Type-C插座。 ．CC接脚上的下拉电阻Rd。 ．USB 3.0/3.1二对一多工器。 ．CC比较器。 比较器可进行方向检测，运用至少一个比较器用于确定USB Type-C插头方向并控制USB 3.0/3.1二对一多工器；也可用于USB Type-C电流能力检测，使用两个比较器用于检测1.5A电流能力，两个比较器用于检测3.0A电流能力，四个比较器用于同时检测两种电流能力。 UFP上不需要系统整合晶片，但是须要监视CC接脚上的电压来检测插头方向和DFP的电流提供能力(如果需要的输入电流超过传统USB的规范)。使用比较器是执行这种检测的一种简单方法。 可在CC1或CC2接脚上使用参考电压为0.25V的单个比较器来检测电缆的方向。例如，如果提供了VBUS，且CC线已连接到CC1接脚，则比较器的输出将不会设为有效，随后UFP可推断出电缆已经以「未翻转的」方向插入。如果提供了VBUS，且CC线已连接到CC2接脚(CC2上的电压将超过0.25V)，则比较器的输出将设为有效，随后UFP可推断出电缆已经以「翻转的」方向插入。 如果需要高于传统USB水准的电流，可用额外的比较器来检测DFP的电流能力。USB Type-C规范定义了CC接脚上用于传达DFP电流能力的电压范围。下面的表2给出了相应的电压范围。
UFP CC接脚电路UFP需要通过电阻Rd将两个CC接脚连接至GND。DFP必须将上拉电阻Rp连接至5.0V或3.3V。当DFP连接到UFP时，将形成电阻分压器，此时可通过测量CC接脚的电压来解析连接类型。表1介绍了下拉电阻Rd的可能值。
在可以认定DFP电流通知有效前，必须通过tPDDebounce对充电电流检测的测量进行去弹跳处理。认定此检测有效后，UFP必须在tSinkAdj范围内调整其负载。 有几种选项可用于将USB讯号连接到USB Type-C插座。 针对不同应用选择讯号多工器 对于USB 2.0和USB 3.0/3.1应用，这些选项略有不同。 高速多工器对于USB 2.0应用，最可靠的解决方案是使用USB高速多工器来控制USB讯号的路由。以Microchip为例，该公司提供USB3740解决方案，此元件具有诸多优势： ．极限ESD防护能力：±15kV(IEC)。 ．低功耗：5μA(开启)，1μA(关闭)。 ．关闭隔离：小于-40dB。 ．高频宽：最高1GHz。 ．保存讯号完整性。 ．小型封装：1.3mm×1.8mm--10接脚DFN(0.4mm间距)。 连接DP/DM接脚最简单的解决方案是在插座上连接DP/DM接脚。此时，连接器上将仅有一个DP/DM对处于活动状态。不过，这种连接方式, 是直接透过PCB线路连接，因此此一方式将对USB讯号的完整性造成不利影响。 超高速多工器对于USB 3.0/3.1 UFP，唯一可行的选项是利用超高速USB 3.0/3.1多工器来控制USB讯号的路由。 (本文作者任职于Microchip)
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