樹莓派4B重大失誤:USB Type-C接口電路設計偷工減料

2019年07月11日 作者:Teardown

上個月,樹莓派4B正式發布,從處理能力,通信方式,對外接口都進行了全方位的升級,為嵌入式開發者帶來了福音。

收到貨后,不少開發者懷著激動的心情開始嘗試使用,結果卻發現USB Type-C接口在設計規范性上出現了嚴重的問題。

經過實際測試發現,樹莓派4上面的這個USB Type-C接口,其CC1和CC2是連接在一起的,并共用了一顆5.1k的電阻下拉到地。

這個設計看似非常巧妙,USB Type-C接口的控制做到了極致簡單,只需要一顆5.1k下拉電阻。當外接的USB Type-C 數據線是不帶Emark芯片的情況下,一起都可以正常工作。

因為這類USB Type-C 數據線的CC2是懸空的,只有CC1有連接到對端,所以,這種數據線跟樹莓派4B的USB Type-C接口母座一連起來,就非常好的符合了Sink端的設計規范,即CC1上,有一個5.1k的電阻下拉到地。

樹莓派4B在使用不帶Emark 芯片的連接線時的連接情況

但是,USB TYPE-C規范里面,還規定了一種帶Emark 芯片的數據線(Cable),這種數據線的CC2上,有一個1K的下拉電阻,用來告知DFP端的CC識別芯片,需要往CC2上提供VCONN Source。

一旦跟這樣的數據線連接起來,樹莓派4 Model B就會出現嚴重問題,因為CC1和CC2連接起來后,會跟數據線上的1K到地電阻并聯,形成一個比1k電阻還小的阻抗,從而滿足了USB Type-C規范中Audio Adapter Accessory Mode的連接規范,被電源端誤認為是一個模擬耳機設備,從而拒絕供電。

樹莓派4B在使用帶Emark 芯片的連接線時的連接情況

通過上圖我們可以看到,Emark連接線上的1k電阻會導致,CC1建立失敗,1k電阻和5.1k電阻的并聯,會導致樹莓派4B被認為是一個Audio Adapter Accessory Mode。

解決這個問題的方法也很簡單,只需要在CC1和CC2上各接一個5.1K電阻到地,互相獨立就行了。

樹莓派4B在USB Type-C接口上的設計,其實屬于入門級設計,因為這個接口僅僅用來進行5V供電和一個USB2.0 通信而已,并無復雜的音視頻及USB 3.0功能。

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