单片机与DSP中的基于STM32的传统USB 2.0接口到Type-C的转换方案

围绕USB Type-C接口的话题已经很火爆了，很多公司也推出了Type-C相关芯片。它的优势主要体现在不分正反双面接插、传输速度快、供电强悍、支持音视频传输。     我们知道，STM32芯片大多数型号都带USB  DEVICE或USB OTG模块，随着Type-C接口的不断推广与普及，STM32芯片的USB模块如何与Type-C接口连接的问题，自然会逐渐出现在STM32应用工程师的面前。     ST官方有个应用笔记【AN4775】介绍了如何用USB Type-C替代传统USB 2.0连接器的方案建议。同时，笔记里也简单介绍了有关USB Type-C及USB电源传输的一些基础知识。 在电子设备领域，USB接口的发展经历了多次迭代，从USB 1.0到USB 3.x，再到最新的USB Type-C，其设计目标始终是提高数据传输速率、增强供电能力以及提升用户体验。USB Type-C以其独特的双面可插拔设计、高速数据传输、大功率供电和多媒体传输能力，逐渐成为现代设备的标准接口。STM32系列微控制器，作为广泛应用的32位微控制器，内置的USB DEVICE或USB OTG模块使得它们在与USB Type-C接口的整合上具有很大潜力。 STM32芯片的USB模块与Type-C接口的连接主要涉及几个关键点。了解USB Type-C的术语和管脚定义是至关重要的。DFP（Downstream Facing Port）代表下行端口，通常指主机或Hub端口，UFP（Upstream Facing Port）则为上行端口，通常对应设备端口。SOURCE是供电端口，如HOST或DFP Hub，而SINK是受电端口，如DEVICE端口。DRP（Dual Role Port）则是可以充当SOURCE或SINK的端口，角色可协商切换。 USB Type-C接口有24个管脚，包括对称性和非对称性连接。对称性连接包含USB 2.0的D+/D-差分信号线和电源脚VBUS/GND；非对称性连接则有两套USB 3.1高速数据传输的TX/RX信号线，CC通道配置脚，用于识别和配置，以及SBU边带信号脚，用于模拟音频模式或DP备用模式。CC1和CC2是两个关键的通道配置脚，根据连接设备的角色，DFP端口会连接上拉电阻Rp，UFP端口则连接下拉电阻Rd，通过检测CC脚的电平状态来确定插入方向和设备角色。 STMicroelectronics在其应用笔记【AN4775】中详细介绍了如何将STM32的USB 2.0接口转换为USB Type-C。这通常涉及到硬件设计上的改变，例如添加必要的电阻、电容和MOSFET，以及软件层面上的固件更新，以处理Type-C的协议和角色切换。STM32的USB OTG模块提供了足够的灵活性，可以支持Host、Device或OTG模式，使其能够适应USB Type-C的双角色特性。 在具体实施时，工程师需要根据STM32的型号和应用需求，选择合适的外部组件，并按照AN4775中的指导进行电路设计。例如，对于DFP端口，需要确保CC脚连接正确的上拉电阻，并配置适当的控制逻辑以响应CC脚的电压变化。而对于UFP端口，需要设置下拉电阻并处理电源请求。此外，固件需要实现USB Type-C的PD（Power Delivery）协议，以处理电源管理、数据传输速率协商和设备间的通信。 总结来说，从传统USB 2.0接口转换到USB Type-C接口，需要理解USB Type-C的规范，包括其术语、管脚定义以及工作原理。STM32微控制器凭借其内建的USB模块，配合适当的硬件设计和固件开发，可以轻松实现这一转换。ST官方提供的应用笔记【AN4775】为开发者提供了一个清晰的起点，帮助他们理解和实现这一转换过程，以适应不断发展的USB Type-C生态。