Windows 10 支持新 USB 连接方案

Windows10引入了新一波USB方案：DualRole和USBType-C议程USBDualRole和USBType-C简介如何构建支持USBDualRole和USBType-C的系统对Windows上的USBDualRole和USBType-C的软件支持以及OEM指南DualRole简介•两种USB模式：USB主机和USB设备•USB主机模式可引发数据转移并以传统方式供电•USB设备模式可响应数据请求并以传统方式耗电•DualRole使设备能够充当USB主机或USB设备•示例：手机既可以作为USBMTP设备连接到电脑，也可以作为USB主机连接到其他USB外设•DualRole端口术语：•USB主机模式下的端口称为“面朝下游的端口”(DFP)•USB设备模式下的端口称为“面朝上游的端口”(UFP)USBType-C简介•具有24个引脚、正反皆可插、可逆的新USB连接器，大小几乎与USBmicro-B连接器相同•对第2代USB3.1(10Gb/s)的支持•电缆至少可承载5V,3A的电源容量•为与旧USB设备兼容而定义的适配器•“功率输出”使设备可以供给和消耗高达20V,5A的电量•“备用模式”使非USB协议能够通过USBType-C连接器•备用模式示例：DisplayPort、Thunderbolt、MHL•大量早期产品预计在2015年下半年面市适用于Windows系统的USB方案CCCCCCCC适用于Windows系统的USB方案插座USBType-C引脚图配置通道(CC1/CC2)•插座中包含2个CC引脚，电缆/插头扁平封装中仅包含一个CC引脚/线•从功能上说，配置通道用于达到以下目的：•检测USB端口的连接，如DFP到UFP•解决电缆定向问题并旋转连接，建立USB数据总线布线•在两个相连端口（主机/设备）间建立DFP和UFP角色•在DFP和UFP间进行DRP切换•发现和配置电源：USBType-C电流模式或USB功率输出•发现和配置可选的备用模式和附件模式•未使用时改用作VCONNUSBType-C的新组件•交叉多路转接器•多路转接器/切换开关•转接驱动程序/重定时器•电缆/连接器•USB功率输出控制器•端口控制器•ESD保护/EMI缩减组件仅限USB的Type-C解决方案（无多路转接器）•对每个Type-C连接器使用2个USB3SS端口和1个USB2端口•增加IO端口，降低解决方案成本•不需要多路转接器和功率输出控制器•仍需要通过离散逻辑或集成控制器配置Vbus/Vconn控件•仅当所有端口都支持DualRole时才支持DualRole主机USB3SS端口1中继器2.CMC3.ESDTypeC连接器BC1.2CMCESDUSB功率输出可选USB2端口1CC*如果支持USB功率输出USB3SS端口2无多路转接器*如果迹线长度超过标线*如果支持BC1.2仅限USB的Type-C解决方案（配备多路转接器）•对每个Type-C连接器使用1个USB3SS端口和1个USB2端口•需要多路转接器和CC硬件逻辑•DualRole检测和配置由USB功率输出或EC负责主机USB3SS端口多路转接器中继器2.CMC3.ESDTypeC连接器BC1.2CMCESDCCUSB功率输出USB2端口*如果支持BC1.2*如果迹线长度超过标线EC备用模式•基本功能要求•必须提供最低的USB2功能•允许在连接时使用“功率输出通过CC发出信号”配置为新协议•如果备用模式协商失败，则设备需要提供USBBillboard设备类接口•规范允许最多重新协商12个引脚供备用模式使用•备用模式示例：•DisplayPort•Thunderbolt•MHL•任意供应商定义的引脚组合•协商使用通过CC发送的USB功率输出消息进行这12个引脚是用于重新协商的候选引脚SBU2SBU1USB+DisplayPortUSBType-C解决方案主机USB3SS多路转接器1.中继器2.CMC3.ESDTypeC连接器可选BC1.2CMCESD可选USB功率输出USB2端口1*如果支持BC1.2DP可选高清音频编解码器音频CC1CC2AUX+/AUX-SBU1SBU2HPD•若要进入/退出备用模式，备用模式必须支持USB功率输出结构的VDM•需要多路转接器•由VESA定义的DP备用模式引脚映射ECUSB功率输出策略管理器OPM（操作系统策略管理器）•将基于操作系统的任意请求传递到Type-C连接器/设备，或反之•特定于操作系统PPM（平台策略管理器）•管理系统上的Type-C端口并向其应用默认策略（系统策略、功率输出）•特定于平台（硬件/固件供应商所提供的软件）LPM（本地策略管理器）•平台上的单独USBType-C策略管理器•一个LPM适用于每个Type-C连接器Windows10中支持哪些方案？•启用MobileSKU平台连接到USB设备/外设•连接到所有USBType-C外设•通过USBType-C电流和/或功率输出更快充电•允许USB主机通过连接的USB外设进行充电•使用备用模式通过USBType-C输出视频/音频•Windows将自动检测错误方案并提供用户体验，使最终用户更容易适应全新的DualRole和USBType-C世界中的局限Windows中的DualRole支持•MobileSKU不支持驱动程序安装•MobileSKU将包含对最常用设备类驱动程序的内置支持（见表格）•对于不使用任何内置类驱动程序的设备，WinUSB将包含在内USB主机类驱动程序Windows10移动版USB集线器(USBHUB)是HID-键盘/鼠标（HidClass、KBDCLass、MouClass、KBDHid、MouHid）是USB大容量存储设备（大容量和UASP）是通用USB主机驱动程序(WinUSB)是USB音频输入/输出(USBAUDIO)是串行设备(USBSER)是蓝牙(BTHUSB)是打印(usbprint)否扫描(USBSCAN)否网络摄像头(USBVIDEO)否媒体传输协议（MTP发起程序）否远程NDIS(RNDIS)否IPoverUSB(IPoverUSB)否Windows中的USBType-C支持•现有的电池结构允许平台支持USBType-C电流或功率输出充电•硬件/固件必须不断更新这些电池结构•充电策略必须由硬件/固件实现•要消耗多少电量？•哪台设备应该供电/耗电？•不存在用于在Win10中管理充电策略的内置最终用户控件/用户界面（对于将来的版本则正在调查）•Windows将USB上的备用模式视作是通过本机连接器连接的•示例：作为USB上的备用模式的DisplayPort类似一个DisplayPort连接器•备用模式协商必须由硬件/固件实现Windows中的错误处理•情况：MobileSKU平台连接到了不受支持的USB设备类•情况：两个DesktopSKU平台连接到一起•情况：两个MobileSKU平台连接到一起•Windows将在不更改任何硬件/固件的情况下，自动检测这些DualRole错误•情况：最终用户试图通过其手机USB充电器对笔记本电脑进行充电•Windows允许OEM通过某个固件接口向操作系统报告其设备的最低USBType-C充电要求•情况：最终用户将DisplayPort平板电脑连接到MHL电视•Windows将使用Billboard设备为最终用户提供故障排除用户界面适用于OEM、IHV的主要要求•用于向Windows说明硬件状态•Windows所使用的主要功能•关于连接器是解析为DFP还是UFP的信息•引发数据角色切换的能力•有关充电器偏好的信息•如果发生备用模式协商错误，则必须由备用模式外设显示适用于OEM的USB测试工具•WindowsHLK使用基于MUTT的测试，系统构建人员可使用这些测试评估质量•功能：•基本USB数据传输、控件传输•模拟USB设备类•DualRole（角色切换）测试•将来的USBType-C版本，可帮助测试人员选择USBType-C方案主要内容在2015年，可通过DualRole和USBType-C实现的新方案将改变用户看待USB连接的方式硬件和软件集成对于确保良好的USBDualRole/Type-C体验至关重要