树莓派4 USB-C设计存在缺陷,不兼容某些USB-C线缆

树莓派4 USB-C设计存在缺陷,不兼容某些USB-C线缆

不久前,英国Raspberry Pi 基金会推出了新一代产品:树莓派 4(Raspberry Pi 4),在处理能力,对外接口性能等方面又上一个台阶,官方称它足以媲美一台入门级 x86 电脑。最明显的变化在于树莓派4采用了 A72 架构的博通 BCM2711 四核芯片,主频为 1.5GHz,官方宣称比上一代树莓派 3 Model B+ 性能提升近 3 倍。

消息一出,各位电子工程师都欢呼雀跃,又有新一代物美价廉的“玩具“可以玩耍了。但是很多开发者拿到心爱的“玩具”时发现树莓派4的USB-C接口在设计规范性上出现了严重的问题。

经过实际测试发现,树莓派4上的USB-C接口,其CC1和CC2是连接在一起的,并共用了一颗5.1k的电阻下拉到地。

这个设计看似非常精巧,在USB-C接口方面的控制做到了极致简单,只需要一颗5.1k下拉电阻。当外接的USB-C 数据线未使用Emark Cable时,CC1和CC2都可以正常工作。

因为这类USB-C数据线的CC2是悬空的,只有CC1有连接到对端,所以,这种数据线和树莓派4B的USB-C接口母座连接起来,就非常符合Sink端的设计规范,即CC1上,有一个5.1k的电阻下拉到地。

树莓派4B在未使用Emark Cable时的连接情况:

但是,USB TYPE-C规范里面,还规定了一种Emark Cable,这种数据线的CC2上,有一个1K的下拉电阻,用来告知DFP端的CC识别芯片,需要往CC2上提供VCONN Source。

一旦跟这样的数据线连接起来,树莓派4 Model B就会出现严重问题,因为CC1和CC2连接起来后,会和数据线上的1K到地电阻并联,并联电阻便会小于1k,从而满足了USB-C规范中Audio Adapter Accessory Mode的连接规范,会被电源端误认为是一个模拟耳机设备,从而拒绝供电。

树莓派4B在使用带Emark Cable时的连接情况:

通过上图我们可以看到,Emark Cable上的1k电阻会导致CC1建立失败,1k电阻和5.1k电阻的并联,会导致树莓派4B被认为是一个Audio Adapter Accessory Mode。

解决这个问题的方法也很简单,只需在CC1和CC2上各接一个5.1K电阻到地,互相独立就行了。

兼容性与用户使用的线缆类型有关。尽管大部分线材可以正常工作,但若线缆自带了电子标记(e-mark / 通常用于笔记本充电),就可能无法搭配树莓派 4 使用。

树莓派 4(Model B)采用非标准的 USB-C 实施方案,导致其遇到了严重的兼容性问题。希望在未来的电路板中官方可以修复该问题,但目前用户需要找到一种方法来规避该问题,即用不带Emark Cable的普通 USB-C 线缆来供电。

发布于 2019-07-11