什么是USBC第二章：USB-C 的核心机制 CC 线与电阻分压的模拟握手

上一篇我们讲的是 USB-C 的“肉体”，但这个接口真正复杂的地方不在金属，而在它的“灵魂”——协议、握手、电气逻辑，以及设备之间如何互相确认身份。

手机怎么跟充电器沟通？CC 线为什么这么关键？为什么老设备插上 USB-C 线完全不工作？为什么 USB-C 默认就是个不带电的冷插座？这些都必须从 USB-C 的“电气语言”开始讲。

第一章的篇幅真的超级多，因为要把这个接口一口气说完真的不简单，所涉及的到的知识也是一点都不少。从第二章开始，我们每一章都会讲几个比较重要的地方，这样听起来也比较容易理解

在以前的 USB-A 时代，只要电脑开机、或者充电头上电，USB-A 插座永远是5V常带电。这会导致一个非常危险的情况：只要你把一个 U 盘或外设插错、插歪、遇到短路接口，都可能让主板直接进保护，甚至老电脑直接“啪”一声关机——因为它不知道你是谁，也不会跟你沟通，它就盲目把5V授权给插座。

USB-C 的设计理念完全相反：在不知道对面是谁之前，绝对不允许输出电压。

哪怕你用工具把充电头的 USB-C 的VBUS 和 GND 引出来，用万用表量一下，读到的都是 0V 或只有极低的漏电电压。

就是因为 USB-C 默认是“冷”的。

USB-C 是一个 可正反插、可双向、针脚密度极高、同时能跑几种协议 的通用接口。
如果不做好保护，会出现很多极端危险场景：

你把两个充电头互相插在一起引起事故，线材质量差导致电源短接，设备端的全功能口被误认为是电源供应口，反插导致 TX/RX 混乱（未握手前无法映射），误把大功率输出口插到不能承受的设备上造成烧毁。

为了避免上述这些问题，USB-C 做了一件非常大胆但极其正确的事情：把电力授权交给了 CC（Configuration Channel）引脚管理。C口在互相之间没有确定对面是谁的时候，就绝对不会开启VBUS电源，

很多人以为所谓「A to C 冷插线」就是因为 C 端没电。其实不是。

A-to-C 线因为 A 口本身是“热插座”，一旦插上适配器，它永远有 5V 输出，所以线的 C 端自然也会带电。 这类线不是“懂握手”的线，它只是把 USB-A 的电粗暴地搬到 USB-C。而真正的 USB-C 线（尤其是 C-to-C）依赖 CC 线来确认。

为什么老设备不支持 CC？这是因为有些早期的 USB-C 设备只是换了个外形，但内部电路依然沿用旧 USB-A 的逻辑，没有 CC 控制器。你把它插到真 USB-C 设备上，双方根本无法握手，于是插上没反应，供电无法建立，数据无法识别，甚至有些只能用特定 A-to-C 冷插线才能工作，等下我们讲了电路的逻辑你自然就理解了。

在讲电路之前，我们先把两个角色彻底讲明白：DFP 与 UFP。

这两个概念只讨论电力流向，不讨论数据方向，也不会影响数据通道的作用。你完全可以理解为：

数据谁读谁写是一套逻辑，电谁给谁又是另一套逻辑，二者互不干扰，只是共享同一个 Type-C 物理接口而已。

DFP（Downstream Facing Port） → 电力输出方（Source）

例如充电头、电脑主机、充电宝，它的 CC 引脚内部有一个上拉电阻 ()，连接到逻辑高电平（如3.3V 或5V）。

UFP（Upstream Facing Port） → 电力接收方（Sink）

例如手机、U盘、鼠标，它的 CC 引脚内部有一个下拉电阻 ()，连接到 GND。

Source单词也有来源，源头的意思，Sink有桶或者槽的意思，我们把它理解成“水龙头与水桶”的关系也很直观：DFP 是“水龙头” Source，UFP 是“接水的桶” Sink，水就是这之间传输的能量啦。

这里提到的和分别是上拉电阻和下拉电阻，其中在受电方UFP，必须要有一个且它的阻值必须是5.1kΩ（允许很小的公差）这 5.1kΩ 是 Type-C 协议电气层最基础的基准之一。

未连接前：DFP 检测不到设备，因此 VBUS 关闭

供电方DFP，CC 线通过拉高，电压接近3.3V/5V。受电方UFPCC 线通过接地，电压为0V。因为Source 检测到 CC 线是高电平，所以充电头判定为无设备连接，所以此时VBUS 关闭。

角色	CC 引脚电压状态	电阻状态	结果
DFP（供电方）	CC 被 R_p 拉到高电平（接近 3.3V）	有 R_p	认为“没有设备”
UFP（受电方）	CC 通过 R_d 拉到接地（0V）	有 R_d	无法与 DFP 形成回路

因为没有看到特定的分压电平，DFP 的控制芯片判定“无设备”，所以 VBUS 必须关闭。

连接瞬间，线缆一插进去，事情就变得有趣了——线缆把 Source 的和 Sink 的被强制拉到一起，这就构成了一个从电源到经过导线到达再回到GND 的回路。

我们引出我们小学都学过的基础公式！分压公式登场！

由于是 5.1kΩ固定值，只要 Source 里的芯片检测到 CC 引脚的电压下降到了某个特定范围（不再是满幅电压，也不是0V），它就明白：“对面有个设备插进来了！”

接下来，DFP 打开控制VBUS的MOS管（大多数都是），5V 电压这时才会被送上线缆，UFP 端的设备也终于“被供电”。再通过线缆到达Sink端，Sink就有了V！ USB-C 从冷插座瞬间变成了热插座。

我们在第一章中留下了悬念：插头不论正反都能插，芯片怎么知道数据该往哪条线发？

我们再把视角切回物理层：DFP 的母座内部有 CC1 与 CC2 两个独立引脚。这两个引脚各自独立，都分别连接了上拉电阻并接了电压检测器，电压检测器是直接检测CC1和CC2两个引脚的电压的。如果线插入到DFP 的母座里面，而标准CC 线缆内部只有一根 CC 导线。虽然插头两面都有触点，但线缆内部只连接了一根芯线，这就为“正反插判断”提供了完美条件。

当你正面插入时：线缆连通了 DFP的CC1和 UFP 的CC1。结果DFP发现CC1电压变低了，但CC2还是高电平（悬空），所以就判断出设备接在CC1侧（正插）；当你反面插入时：线缆连通了 DFP的CC2和 UFP 的CC1，结果：DFP发现CC2电压变低了，但CC1还是高电平，判定：设备接在CC2侧（反插）。

CC1	CC2	状态/Status	方向/Orientation
—	—	没有连接/Nothing connected	n/a
Rd	—	已连接 UFP/UFP connected	正向/Normal
—	Rd	已连接 UFP/UFP connected	翻转/Flipped

那么当方向、角色都搞定之后，故事还没有结束——这只是 USB-C 开场的“前奏”。

只要 CC 线能导通，控制器就能判断方向，把高速通道切换到 TX1/RX1 或 TX2/RX2。

这件事的重要性远比你想像的大，因为它不仅关系 USB 3.x 甚至 USB4 的信号映射，还会影响 DisplayPort Alt Mode 里 SBU 通道到底走哪边。

CC = 方向感知器 + 身份识别器 + 行为触发器。CC 不只是握手脚，它还是“方向感知器”。你插得再怎么歪、再怎么快，只要 CC 能导通，USB-C 控制器就能在瞬间判断方向并完成线路映射。

方向搞错？那高速线对不上，数据直接抓狂，但 USB-C 不会犯这种错，只要 CC 接触哪怕一个瞬间，它就能立刻判断方向、调整 MUX，整个过程微秒级完成。

如果你把一个充电头插到电脑的 Type-C 口上，会发生什么？因为这两个都可以对外放电，且两个都是DFP——这不就“谁都想当爸爸”了吗？两个都是互相的拉高电压，这样两边的检测的电路就会发现这里竟然都是高电压，没有形成– 回路。没有达到预设的电压值，结果就是该控制VCC的MOS管没有被打开，这样没有回路电流，CC 线电压不下坠，谁也不输出 VBUS。安全！这就是 USB-C 在结构密度越来越高的情况下，依然做到“先确认关系、再给电”的根本原因。