Android Qcom USB Driver学习(一)

该系列文章总目录链接与各部分简介： Android Qcom USB Driver学习(零)

USB接口类型

Android终端上常用的USB接口：TypeC(现在的主流)，MicroB(以前的设备)

一、TypeC

Hardware Interface

USB-C引脚和功能指南

 一文读懂USB TypeC与USB-…TypeC引脚定义

 USB-C(USB Type-C)规范的简单介绍和分析

USB-C接口具有三个主要功能：

(1)允许设备协商并选择通过接口的适当功率水平。

(2)具有可翻转的连接器。接口的设计使得插头可以相对于插座翻转。

(3)支持USB 2.0，USB 3.0和USB 3.1 Gen 2标准。

(4)TypeC基于CC1/CC2通讯支持USB PD协议，高通基于D+/D-通信支持高通快充HVDCP高通快充握手协议，前提是基于BC1.2协议

(5)Typec接口要支持视频输出，必须支持DP，这就要看高通芯片的usb feature，而TypeA单是纯粹的数据接口，无法传输视频信号，但也有displaylink的技术能通过TypeA进行传输，通过将显卡计算的结果转为usb，传输后再将usb转为视频输出。

24Pin全功能的TypeC接口的成本较高，很多MCU没有USB3.0，于是就有仅支持USB2.0的16Pin的TypeC，去除SS的R/TX。

TypeC Pin	Hardware schematic	Function
VBUS	USB_VBUS_CONN	总线电源
D ±	USB_HS_TYP_C_DP USB_HS_TYP_C_DM	USB2.0 高速(High Speed)差分信号
CC1/2	USB_CC1/2_CONN	Configuration channel用于连接检测
R/T X1/2 ±	USBC_SS_R/T X 0/1_CONN_P USBC_SS_R/T X 0/1_CONN_M	USB3.0 SuperSpeed差分信号
SBUS1/2	USB0_SBU1/2	Sideband use 适用于传输非USB信号

Channel Configure

在USB2.0应用中，无需考虑CC方向检测问题，但USB3.0或者USB3.1应用中，必须考虑CC方向检测问题。CC1/CC2内部相连，最好分别使用5.1k下拉电阻，而不是共用一颗5.1k的电阻下拉到地。USBC硬件接口设计失误

USB Type-C的连接检测包括3部分的内容：

(1)连接检测；

(2)连接方向检测；

(3)Power Role检测。

Power Role

Source,通过VBUS或者VCONN供电。

Sink,通过VBUS或者VCONN接受供电。

DRP(Dual-Role-Power),既可作为Source,也可作为Sink。角色由设备连接后的CC决定,以及后续的power role switch过程决定。

Data Role

在USB 2.0及以前的时代，根据功能的不同，USB端口分为Host、Device、OTG等。快充协议芯片按照应用场景的不同，Type C又可称为以下三类角色：

DFP(Downstream Facing Port),一般作为Host或者Hub，在初始配置下通过VBUS或者VCONN向device供电,典型的就是电源适配器。

UFP(Upstream Facing Port),一般作为Device或者Hub，初始配置下通过VBUS或者VCONN由Host供电，例如接口转接线等。

DRD(Dual-Role-Data),类似于以前的OTG，既可以作为DFP，也可以作为UFP。设备刚连接时作为哪一种角色，由端口的Power Role

决定;后续也可以通过data role switch过程更改(如果支持USB PD协议的话)，例如支持PD快充的移动电源、手机、电脑。

上拉电阻Pull-up resistor (Rp) +下拉电阻Pull-down resistor (Rd) ，通过Rp-Rd路径确定电缆连接及其方向，以及传达有关源电流能力的信息。对插头来说，正常情况下只有一个CC，通过检测CC引脚上的电压，连接线上的电压会低于未连接线上的电压，以此就可以判断连接的方向。如果是可供电的USB cable(Powered cable，E-Marker芯片)，一个用做CC，另一个用作Vconn，给电缆芯片内部供电，则需要注意下拉电阻Ra，由于Ra不同于Rd，因此DFP仍能够通过检查DFP CC1和CC2引脚上的电压来确定电缆的方向。对于插座来说则有CC1/CC2两个通道。

设备连接与分开检测：DFP需要检测到CC管脚上有某个电压时，判断UFP设备已插入或拔出，来提供和管理VBUS。当没有UFP设备插入时，必须关闭VBUS。因此所有的DFP设备需要CC逻辑检测与控制芯片以及VBUS开关电路。

标准下拉电阻为Rd=5.1k，上拉电阻Rp不确定。USB Type-C靠Rp的不同，从而在 CC pin检测到的电压就不一样，来控制DFP供电模式。

DFP Perspective

CC1	CC2	State	Postion
Open	Open	Nothing Attched,没有连接的端口	N/A
Rd	Open	UFP attached，连接的方向由CC为Rd决定，通过VBUS供电而非VCONN	①
Open	Rd		②
Open	Ra	Powered Cable/No UFP attached，检测Open状态等待UFP attached	①
Ra	Open		②
Rd	Ra	Powered Cable/UFP attached，通过VCONN(插座)和VBUS进行供电	①
Ra	Rd		②
Rd	Rd	Debug Accessory Mode attached 调试附件模式	N/A
Ra	Ra	Audio Adapter Accessory Mode attached 音频适配器模式	N/A

USB 主机和配件概览，是否支持 USB 主机和配件模式最终取决于设备的硬件。

USB OTG

NMOS or PMOS的功能介绍

N-MOS，当VGS大于某个值会导通，若为导通的状态下，如果通路上有大电阻则电流接近0，实际电位则为低，P-MOS高端驱动，当VGS小于某个值以上，则会导通。高通4290上USB OTG的功能主要是基于PMI632 CC1_ID(OTG mode enable or CC1 pin for the USB Type-C connector (user programmable)，若USB功能需要转为Host，与此同时Data Role以及Power Role的角色也就需要转变。

if (chg->typec_port) {

	typec_partner_register(chg);

	typec_set_data_role(chg->typec_port,TYPEC_HOST);   //Data  Role ↑↑↑

	typec_set_pwr_role(chg->typec_port, TYPEC_SOURCE); //Power Role ↑↑↑

	vote(chg->usb_icl_votable, USB_PSY_VOTER, true, chg->dcp_icl_ua);

	vote(chg->usb_icl_votable, SW_ICL_MAX_VOTER, false,0);

	power_supply_changed(chg->usb_psy);

}

二、MicroB

Android终端一般接口都是TypeC，MicroB 一般为标准的USB接口：VBUS、USB_D+、USB_D-、USB_ID、GND