USB Type-C Configuration Channel (CC) 功能分析
架构总览
从Type-C开始，USB扩充了其通讯信号，增加了CC1/CC2和SBU1/SBU2，其中CC1/2作为configuration channel，在USB Type-C的各种模式-Normal，PD，ALT，Accessory-中都发挥相当重要的作用；而SBU，主要是为USB 4.0设计，并且在ALT、Accessory模式也有其作用。这篇文档就具体分析CC在不同使用场景或者阶段下的作用和功能。
根据Type-C Spec R2.0 Chap 4.5，CC主要有以下功能：
- 插入检测
- 识别电缆方向
- 在两个端口间协商建立DFP和UFP身份
- 发现和配置VBUS，电流模式或者PD模式
- 配置Vconn
- 发现和配置其他外设模式-替代（alt）和外设（accessory）模式
插入检测
DPF（下行端口）为主机端口，UFP（上行端口）为设备端口，USB Type-C也开始引入powered cable，cable可能也需要单独供电。
一种经典连接如下；
| Role | Method |
|---|---|
| DPF, source | Pull up with Rp, or with current source |
| Cable | Pull down with Ra |
| UFP, sink | Pull down with Rd |
在DFP上有两个CC引脚，DFP通过检测三种不同形式的UFP端下拉电阻（Open开路、Ra=0.8-1.2K、Rd=5.1K）来识别各种配置模式。
具体CC1/2上检测到不同下拉组合的配置如下：
识别电缆方向
USB Type-C连接器没有方向要求，可以支持正插和反插，但对于设计者，则需要识别电缆的方向，来建立正确的信号连接。并且对于USB 3.2 Gen2x2及USB 4.0 Gen1x2，也需要识别两组差分对中哪一组作为LANE1，因此电缆识别对于USB Type-C是必须要做的一项工作。
在不同的DFP和UFP配置下，这种识别的组合也相当多，但根本上是匹配当前侧CC pin的属性，有没有下拉电阻，下拉电阻阻值多少来实现的。
在两个端口间协商建立DFP和UFP身份
在Type-C中，定义了三种身份，DFP，UFP，DRP。
DFP是下行端口，位于主机（HOST）侧；UFP是上行端口，位于设备（DEVICE）侧；DRP全称Dual-Role-Port，是指这个设备既支持DFP又支持UFP。
这三种身份的设备互相连接的结果如下表：
不同于USB2.0，HOST端不应该默认向VBUS和Vconn提供电压，因为用户可能连接两个HOST在一起，上表中Non-functional的意思就是这种情况下双方都不启动功能。
值得一提的是，因为上面三种功能，CC在芯片内部的连接关系是不断变化的，举个栗子，对于source端，在插入检测和识别阶段，是通过Rp上拉的，但在建立身份后，不传输信号侧的CC可能会用来为cable供电，而切换到Vconn。因此在这个过程中随着CC的功能变化，芯片内部也会做出各种相应的调整来满足功能的要求。
再来看下DRP的配置电路示意图：
通过两个单刀双掷开关的切换，CC可以连接到Rp，Rd，Vconn或者对外输出Vconn，这样就满足自己进行DFP或者UFP的切换。
发现和配置VBUS，电流模式或者PD模式
USB从引入Type-C，再到引入PD（power delivery）之后，供电就变得不好解释了，基本可以分为两大类，USB框架下电压一直是5V，电流随着不同代际上升；PD框架下则是电压电流都在不断升高。各家公司的私有协议就更多了，不在本文讨论之内。
不同的情况下Vbus的电平和电流能力如下表：（PD协议已经超过20V和5A）
这些识别在Type-C框架内，都是通过CC引脚来互相传递各自属性，并且通过可选的通信方式来确定输出输入功率的。
Type-C有 1.5A 和 3A 两种电流模式，取决于DFP的输出能力。DFP通过CC引脚上的电压告知UFP供电能力。UFP端的下拉电阻Rd=5.1K，DFP就可以通过其上拉电阻或者电流源在CC引脚上产生电压。
Type-C给出了不同输出模式下上拉电阻或电流源的规格：
举例来说，当DFP给CC引脚提供330uA的电流时，CC引脚上电压则为330uA * 5.1kOhms = 1.683V。根据下表，DFP则被识别为vRd-3.0标准。当DFP用10k电阻把CC引脚上拉至4.75~5.5V时，CC引脚上的电压则为1.688V，DFP也会被识别为vRd-3.0标准。
举例来说，当DFP给CC引脚提供330uA的电流时，CC引脚上电压则为330uA * 5.1kOhms = 1.683V。根据下表，DFP则被识别为vRd-3.0标准。当DFP用10k电阻把CC引脚上拉至4.75~5.5V时，CC引脚上的电压则为1.688V，DFP也会被识别为vRd-3.0标准。
当处于PD模式的时候，PD controller通过CC引脚发送接收PD协议。
配置VCONN
在上文提过，当一个CC引脚作为识别的时候，另一个CC引脚可以作为Vconn来为cable提供能量，
当DFP检测到下拉电阻为Ra=800 ~ 1200Ohms时，这个CC引脚将切换至VCONN对外输出4.75 ~ 5.5V，功率最大1W。
配置使用其他外设模式
Type-C规范定义了替代（Alt）模式与外设（Accessory）模式。如何识别在上文插入检测中有简单介绍。
对于Type-C，面对不同的模式，引脚功能也会做相应变化，具体需要参考协议附录。
主机、设备与线缆可以发送格式化的厂商自定义信息（VDM）来交换信息和发现USB ID。当主机通过VDM与设备交换信息厚进入 Alt 模式后，Type-C接口中的引脚定义将会改变以支持PCIe或者DisplayPort。下面的例子是一个Type-C扩展坞，它使用MUX切换PCIe或USB 3.1信号通至Type-C端口。
设计要点
防短路，目前的VBUS已经高达28V，并且下一代会到40V，Type C引脚分布决定了VBUS旁的信号都需要防护VBUS意外短路的情况，因此CC引脚也就需要串联buffer或者并联二极管进行保护。
高速信号处理，虽然这篇文章都是在讨论CC，但USB的data rate也已悄然买入20Gbps，信号完整性也变成了一个挑战，re-timer的使用也变成了一个习以为常的操作，在这种情况下信号的连接的布局分析也变得更加重要。
总结
USB Type-C早已脱离了USB 2.0时代的easy to use & easy to design，对于用户也要区分自己的设备和充电器，对于设计更是极大的挑战，但随着技术的不断扩充，设计难度未来还会进一步提升——拓扑复杂度和信号完整性问题。
这篇文章只是从硬件和协议的角度分析CC引脚的功能，相当于只进行了设备插入这一步，都还没有进行枚举分析，有机会再详细了解下USB的枚举过程吧。
参考文档
- USB Type-C Configuration Channel (CC)引脚功能介绍andylauren的博客-CSDN博客typec的cc引脚下拉电阻
- Universal Serial Bus Type-C Cable and Connector Specification