TUSB320：USB Type - C配置通道逻辑与端口控制的理想之选

在当今科技飞速发展的时代，USB Type - C接口凭借其小巧、可逆、高速等诸多优势，成为了电子设备连接的主流选择。而TUSB320作为一款专门为USB Type - C生态系统设计的设备，为我们提供了强大的配置通道（CC）逻辑和端口控制功能。下面就来详细了解一下TUSB320的相关特性。

文件下载：tusb320.pdf

一、TUSB320的特性与应用

特性亮点

1. 兼容性强：TUSB320完全兼容USB Type - C规范1.1，并且能与USB Type - C规范1.0实现向后兼容，这意味着它可以在不同版本的USB Type - C设备中稳定工作。
2. 电流支持丰富：它支持高达3A的电流广告和检测，能够满足不同设备对电流的需求。无论是低功耗的小型设备，还是高功率的大型设备，TUSB320都能应对自如。
3. 多种模式配置：支持主机（DFP）、设备（UFP）和双角色端口（DRP）三种模式配置，还能进行通道配置（CC），包括USB端口连接检测、电缆方向检测、角色检测以及Type - C电流模式（默认、中等、高）检测等。
4. 控制方式灵活：可通过I²C或GPIO进行控制，方便工程师根据不同的应用场景选择合适的控制方式。
5. 宽电压与低功耗：供电电压范围为2.7V至5V，具有低电流消耗的特点，并且工作温度范围在 - 40°C至85°C之间，适用于工业和商业等多种环境。

广泛应用

TUSB320的应用场景十分广泛，涵盖了主机、设备、双角色端口等多种应用类型，常见于手机、平板电脑、笔记本电脑以及各种USB外设中。

二、TUSB320的详细描述

工作原理

TUSB320通过CC引脚来确定端口的连接和断开、电缆方向、角色检测以及Type - C电流模式。CC逻辑块会监测CC1和CC2引脚的上拉或下拉电阻，以此判断USB端口是否连接、电缆的方向以及检测到的角色。同时，它还能根据检测到的角色确定Type - C电流模式为默认、中等或高。此外，VBUS检测功能可用于确定UFP和DRP模式下的成功连接。

设备信息

TUSB320有TUSB320和TUSB320I两种型号，均采用X2QFN(12)封装，尺寸为1.60mm x 1.60mm。

三、规格参数

绝对最大额定值

参数	最小值	最大值	单位
供电电压（VDD）	-0.3	6	V
控制引脚（PORT、ADDR等）	-0.3	VDD + 0.3	V
CC1、CC2引脚	-0.3	6	V
SDA/OUT1、SCL/OUT2引脚	-0.3	VDD + 0.3	V
VBUS_DET引脚	-0.3	4	V
存储温度（Tstg）	-65	150	°C
结温	-40	105	°C

ESD评级

人体模型（HBM）为±7000V，带电设备模型（CDM）为±1500V，这表明TUSB320具有较好的静电防护能力。

推荐工作条件

供电电压范围为2.7V至5V，系统VBus电压为4V至28V，VBUS_DET引脚的阈值电压为4V，TUSB320I的工作温度范围为 - 40°C至85°C，TUSB320的工作温度范围为0°C至70°C。

电气特性

在不同工作模式下，TUSB320的电流消耗表现出色。例如，在未连接且等待连接的未连接模式下，电流消耗不超过100μA；在活动模式下，电流消耗同样不超过100μA；当VDD供电但设备未启用时，泄漏电流不超过1.7μA。

时序要求

I²C（SDA、SCL）的各项时序参数都有明确的要求，如数据建立时间（tsu:DAT）为100ns，数据保持时间（HD:DAT）为10ns等，这些参数确保了I²C通信的稳定性和准确性。

开关特性

CC1和CC2引脚的电压去抖时间、VBUS_DET引脚的去抖时间、DRP模式下的占空比等开关特性参数，对于设备的稳定运行至关重要。

四、功能模式与配置

功能模式

TUSB320有四种功能模式，分别是未连接模式、活动模式、死电池模式和关机模式。

• 未连接模式：这是设备的主要工作模式，在此模式下，VDD可用，所有IO和I²C都可正常工作。设备会根据PORT引脚的状态确定工作模式，并且可以通过I²C更改模式配置。
• 活动模式：当端口连接时，设备进入活动模式，所有GPIOs可正常工作，I²C可进行读写操作。设备会通过相应的引脚通知AP USB端口已连接。
• 死电池模式：当VDD不可用时，CC引脚默认设置为下拉电阻。退出死电池模式后，需要按照特定的软件序列操作，才能使Rp出现在CC引脚。
• 关机模式：当VDD可用但EN_N引脚为高电平时，设备进入关机模式，默认状态为UFP/SNK，CC引脚保持下拉电阻。

端口角色配置

TUSB320可以配置为下游端口（DFP）、上游端口（UFP）或双角色端口（DRP）。通过PORT引脚的不同状态来确定端口模式，并且在未连接状态下，还可以通过I²C的MODE_SELECT寄存器进行控制。

• DFP模式：将PORT引脚拉高至VDD，设备会持续在CC引脚呈现Rps，并初始广告默认的USB Type - C电流，可通过I²C调整电流广告。
• UFP模式：将PORT引脚拉低至GND，设备会在CC引脚呈现下拉电阻，监测CC引脚的电压以检测DFP的电流广告，并通过相应的引脚或I²C寄存器将检测到的电流水平通知系统。
• DRP模式：将PORT引脚浮空，设备会在DFP和UFP模式之间切换，分别遵循相应的操作规范。

Type - C电流模式

当完成有效的电缆检测和连接后，DFP可以选择广告UFP可以吸收的Type - C电流水平。默认电流广告为500mA（USB 2.0）或900mA（USB 3.1），也可以通过写入I²C寄存器来提供1.5A的中等电流或3A的高电流。

附件支持

TUSB320在DFP模式和DRP模式下支持音频和调试附件。通过读取I²C寄存器来提供支持，在GPIO模式下，还可以通过INT_N/OUT3引脚检测音频附件的连接。

I²C和GPIO控制

通过ADDR引脚可以将TUSB320配置为I²C通信或GPIO输出模式。在GPIO模式下，OUT1和OUT2引脚用于输出Type - C电流模式，OUT3引脚用于检测音频附件；在I²C模式下，使用SCL和SDA线进行时钟和数据通信，INT_N引脚用于通知I²C寄存器的变化。

VBUS检测

TUSB320支持VBUS检测，用于确定UFP的连接和断开、进入和退出附件模式以及解决DRP模式下的角色问题。当PORT引脚配置为DRP或UFP时，系统VBUS电压需要通过900kΩ电阻连接到VBUS_DET引脚。

五、应用与实现

应用信息

TUSB320可以检测Type - C设备的连接、设备类型、电缆方向和电源能力，可用于源应用（DFP）或汇应用（UFP）。

典型应用

DRP在I²C模式下

设计要求包括VDD范围为2.75V至5V，ADDR引脚拉低或拉高以设置I²C地址为0x60，PORT引脚浮空使设备处于DRP模式。详细设计过程中，需要注意电容的放置、引脚的上拉电阻设置以及VBUS_DET引脚的连接等。

DFP在I²C模式下

VDD设置为5V，ADDR引脚拉低使I²C地址为0x60，PORT引脚拉高使设备处于DFP模式。同样需要注意电容、引脚设置和VBUS_DET引脚的连接，并且在DFP模式下需要满足一定的体电容要求。

UFP在I²C模式下

VDD设置为5V，ADDR引脚拉低使I²C地址为0x60，PORT引脚拉低使设备处于UFP模式。UFP模式下的体电容要求与DFP模式不同，需要根据具体情况进行设置。

初始化设置

TUSB320的一般上电序列包括系统上电、VDD斜坡上升、I²C电源上升、进入未连接模式确定工作模式、监测CC引脚和VBUS，最后在检测到成功连接后进入活动模式。

六、电源供应与布局建议

电源供应

TUSB320的电源供应范围为2.7V至5V，可以由电池系统供电，具有较宽的电源适应性。

布局指南

在布局时，需要注意连接引脚时避免产生过长的走线和分支，短接引脚产生的走线长度不应超过3.5mm。同时，应在TUSB320的VDD引脚附近放置一个100nF的电容，以保证电源的稳定性。

七、总结

TUSB320作为一款优秀的USB Type - C配置通道逻辑和端口控制设备，凭借其丰富的特性、广泛的应用场景和详细的规格参数，为电子工程师在设计USB Type - C接口相关设备时提供了可靠的选择。在实际应用中，我们需要根据具体的设计要求，合理配置TUSB320的工作模式和参数，同时注意电源供应和布局等方面的问题，以确保设备的稳定运行。大家在使用TUSB320的过程中，有没有遇到过一些独特的问题或者有什么特别的设计思路呢？欢迎在评论区分享交流。