USB TYPE-C，是兩個(gè)詞，首先是USB，說明它是由USB-IF組織發(fā)布的接口標(biāo)準(zhǔn)。其次是TYPE-C，C是接口物理形式的版本號(hào)，相對(duì)于TYPE-A,TYPE-B而言的升級(jí)版。正如USB3.1是相對(duì)于USB2.0,USB1.0的升級(jí)版一樣，只不過，1,2,3 阿拉伯?dāng)?shù)字的版本號(hào)，是相對(duì)于接口數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議而言，版本越高數(shù)據(jù)傳輸速度越快。A,B,C 則是相對(duì)于接口的物理形式進(jìn)行的規(guī)定。過去的10多年里，A口是普通消費(fèi)者用的最多的，即普通電腦上那個(gè)USB口，稱為A口母座，對(duì)應(yīng)的插頭，稱為A口公頭，A口主要的作用是作為數(shù)據(jù)及電源的下行端口，即擁有A口母座的設(shè)備，在電源上來說，屬于供電設(shè)備( TYPE-C中稱為SRC即SOURCE)，在數(shù)據(jù)傳輸上來說，屬于HOST(TYPE-C中稱為DFP即DownStream Face port)。B口，則反過來，屬于用電方(TYPE-C中的 SNK即SINK)，數(shù)據(jù)傳輸上屬于Slaver(TYPE-C中的UFP即UPStream Face port)。最開始發(fā)布的B口，是方型的，做工業(yè)類應(yīng)用比較多，因?yàn)轶w積大，又先后發(fā)布了Mini USB 和 Micro USB，其中的Micro USB形式的B口，成為了現(xiàn)在安卓手機(jī)的標(biāo)配。而USB-IF推出C口的目的，則是把A口和B口合并起來，讓一個(gè)口，既可以擔(dān)當(dāng)HOST，又可以擔(dān)當(dāng)SLAVER。

TYPE-C帶來的變化包括：

第一、電能傳輸功能差異。USB Typc-C的特點(diǎn)在于，所有支持TYPE-C接口標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備都可以通過接口規(guī)范中的CC引腳的電平來向連接的另一方宣稱自己占用VBUS的意愿，較強(qiáng)意愿的一方最終向VBUS輸出電壓和電流，另一方則接受VBUS總線的供電。為了能夠更方面的使用這個(gè)總線定義。Type-C接口芯片(例如LDR6013)，一般把從電源特性上把設(shè)備分為五種角色：SRC,TRY.SRC,DRP,TRY.SNK,SNK，這五種角色占用VBUS總線的意愿依次遞減。其中SRC相當(dāng)于適配器，會(huì)持續(xù)想要向VBUS輸出電壓，TRY.SRC相當(dāng)于移動(dòng)電源，只有當(dāng)遇上適配器時(shí)，才放棄輸出VBUS，DRP相當(dāng)于筆記本電腦，可以接受適配器提供的電能進(jìn)行充電，也可以輸出電能給手機(jī)充電。TRY.SNK相當(dāng)于手機(jī)，正常情況下，期待對(duì)方給自己供電，但是遇上比自己還弱的設(shè)備，例如U盤時(shí)，也勉為其難的向?qū)Ψ捷敵觯? SNK是不對(duì)外輸出電能的，一般為弱電池設(shè)備，或者無電池設(shè)備，例如u盤，鼠標(biāo)，藍(lán)牙耳機(jī)。這個(gè)就是所謂的CC LOGIC。在CC LOGIC中，最難做的是移動(dòng)電源。因?yàn)橛脩粢笠苿?dòng)電源要給一切能夠接受充電的設(shè)備進(jìn)行充電，包括筆記本電腦。而市場(chǎng)上有部分筆記本電腦的CC邏輯是TRY.SRC,例如Chromebook,華為的Matebook等。于是，就出現(xiàn)了市面上部分移動(dòng)電源無法充筆記本電腦的問題，經(jīng)常出現(xiàn)筆記本電腦反過來往移動(dòng)電源充電。電子工程師在移動(dòng)電源設(shè)計(jì)階段就遇到了這個(gè)問題，并為之困擾。后來找到了一顆LDR6013，終于解決了這個(gè)問題。

第二、數(shù)據(jù)傳輸功能差異。傳統(tǒng)的USB接口，一般內(nèi)部只有一個(gè)業(yè)務(wù)處理單元，例如USB3.0處理芯片，USB2.0處理芯片等。而TYPE-C接口，允許最多三組業(yè)務(wù)處理單元，可以通過對(duì)模擬開關(guān)的控制，同時(shí)支持兩組數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)(一組USB3.0,一組USB2.0)加一組HDMI信號(hào)傳輸業(yè)務(wù)。或者是三組的任意組合。所以，一個(gè)TYPEC接口，最多可以支持三組傳輸加一組供電，共4種功能。

第三、電能及數(shù)據(jù)傳輸性能差異。USB TYPE-C支持正反插，由于正反兩面一共具有四組電源和地，在功率支持上有了大幅度的提升，最高支持20V，5A 100瓦傳輸能力。將帶來傳統(tǒng)用電器供電的革命。同時(shí)還兼具有公頭和母座兩層完整的金屬保護(hù)殼EMC防護(hù)，令傳輸速度可以上升到最高40G。

除了在手持設(shè)備接口上的一統(tǒng)天下之外，未來的家庭供電系統(tǒng)中，TypeC將占據(jù)重要地位，隨著低功耗技術(shù)的普及，家用電器中，除了冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)、干發(fā)器之外，其他用電器都可以使用USB TPYE-C供電，既方便又安全，從而，直流入戶供電方式不再是紙上談兵。

2015年3月，Apple發(fā)布了新MacBook，采用了USB Type-C，此舉引發(fā)業(yè)界熱議，蘋果前所未有的放棄自己的封閉體系，意味著TYPE-C接口有望統(tǒng)一所有手機(jī)、平板、PC等設(shè)備的有線接口，在有線時(shí)代終結(jié)前，形成接口和電纜大統(tǒng)一。下面讓我們來深入了解，TYPE-C接口的內(nèi)部的實(shí)際結(jié)構(gòu)，探究它一系列神奇特性的由來。

首先讓讓我們直接從USB TYPE-C 的Spec上截一個(gè)USB TYPE-C母座的pin腳圖來看看：

圖1 USB TYPE-C母座引腳圖摘自USB TYPE-C SPEC

可以看出，母座上有24根信號(hào)，其中電源和地占據(jù)了8根，用于提升電流傳輸能力，剩下16個(gè)，用于傳輸U(kuò)SB2.0的兩組信號(hào)是交叉相連的，去掉重復(fù)的兩個(gè)，一共是14個(gè)信號(hào)。包括我們所熟悉的2組共8根可用于傳輸usb3數(shù)據(jù)的RXx和TXx，USB2.0數(shù)據(jù)信號(hào)D+，D-和SBU1，SBU2，CC1，CC2。 其中SBU1，SBU2，CC1，CC2是傳統(tǒng)的USB接口所沒有的信號(hào)。CC是USB TYPE-C接口的靈魂所在，承載了TYPE-C連接過程中的傳輸方向確認(rèn)和正反插確認(rèn)功能，以及USB PD BCM碼信號(hào)傳輸功能，實(shí)現(xiàn)負(fù)載的功能配置。兩根線CC線，當(dāng)其中一根CC作為TYPE-C接口的配置信號(hào)時(shí)，另一個(gè)CC則作為電纜上EMARKER芯片的供電電源。剩下的SBU1和SBU2為輔助信號(hào)，在不同的應(yīng)用場(chǎng)景具有不同的用途。例如在ALT MODE 模式下進(jìn)行DP信號(hào)傳輸時(shí)，作為音頻傳輸通道，在進(jìn)入TYPE-C模擬音頻耳機(jī)附件模式，則作為麥克風(fēng)信號(hào)傳輸通道。

那么，被提及最多的正反插，究竟是怎么實(shí)現(xiàn)的呢?秘訣在于CC公頭上。讓我們來看CC公頭的結(jié)構(gòu)。

圖2 TYPE-C公頭的信號(hào)結(jié)構(gòu)

對(duì)比母座接線圖，我們可以看出，公頭只有一個(gè)CC，另外一個(gè)CC變成了VCONN，于是，當(dāng)公頭插入母座的時(shí)候，公頭上的CC可能跟母座上的CC1連在一起，也可能跟母座的CC2連接在一起，分別對(duì)應(yīng)著正插和反插兩種情況。母座上需要用一顆芯片來檢測(cè)是CC1建立了連接，還是CC2建立了連接，從而控制設(shè)備內(nèi)部的SWITCH，來正確的適配數(shù)據(jù)傳輸，或者是音視頻傳輸?shù)男盘?hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系。

弄清了傳輸接口結(jié)構(gòu)以及正反插識(shí)別原理之后，我們來看看電流傳輸?shù)募?xì)節(jié)問題，根據(jù)USB-IF發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，各版本的USB接口，電流傳輸能力如下：

圖3 USB標(biāo)準(zhǔn)級(jí)最大傳輸功率摘自USB TYPE-C SPEC

從上表可以看出USB Type-C并不是必然支持20V/5A，默認(rèn)情況下，只支持5V3A，必須在具備USB PD通信能力，并且傳輸線上有Emarker芯片的情況下，才可能支持到 20V/5A。當(dāng)然，相對(duì)于制定標(biāo)準(zhǔn)這件工作本身的難度來說，設(shè)計(jì)USB PD芯片和EMARKER芯片其實(shí)是小菜一碟。正常情況下，標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后的半年內(nèi)會(huì)有樣片，一年內(nèi)會(huì)批量生產(chǎn)。例如國內(nèi)已經(jīng)有了支持CC logic的LDR6013芯片，以及支持USB PD的LDR6021和LDR6023芯片。

電能傳輸?shù)那闆r，已經(jīng)了解了，讓我們了解一下，具體的數(shù)據(jù)傳輸。在傳統(tǒng)TYPE-A USB3.0接口中，有一組rx和一組tx，共4根高速信號(hào)傳輸線，最高可以傳輸5G帶寬信號(hào)。而TYPE-C接口，則一共有兩組rx和兩組tx，共8根高速信號(hào)傳輸線，這是出于正反插考慮，對(duì)于USB3.0信號(hào)傳輸，每次只用其中一組。另外，還可以分開來使用，利用PD協(xié)商，進(jìn)入ALT模式，把其中4根用于傳輸U(kuò)SB3.x信號(hào)，另外4根與sbu1和sbu2組合起來，用于傳輸2 lane的DP信號(hào)。也可以協(xié)商成8根差分線，與sbu1，sbu2組合，全部用于傳輸DP信號(hào)。這樣就是4lane的 DP信號(hào)了，最高分辨率可以上到8K。這些靈活的應(yīng)用，讓type-c接口被賦予了無限的可能。說到底，就是能夠進(jìn)行電源、數(shù)據(jù)、音視頻傳輸，而且都比舊的傳輸線的傳輸性能更優(yōu)秀。真的是走別人的路，讓別人無路可走了。當(dāng)然，TYPE-C雖然這么牛B，卻不要忘了，有線的傳輸還有另外一位高手，那就是光纖。其傳輸?shù)臉O限帶寬，是按照T(1000G)來計(jì)算的。而且，現(xiàn)有的TYPE-C電能傳輸能力又足以支撐光纖MODEN。所以，如果在現(xiàn)有TYPE-C電纜基 礎(chǔ)上，把8根高速信號(hào)傳輸線換成一根光纖，誰知道會(huì)發(fā)生什么呢?

總結(jié)以上，USB Type-C終結(jié)了長期以來USB需要通過試錯(cuò)法來多次重插的歷史，節(jié)省了人們大量的時(shí)間，換一次方向至少2s吧，按全球10億人每天插拔一次USB，50%概率插錯(cuò)，共耗時(shí)277000多小時(shí)，約為31年，太恐怖了。一個(gè)接口搞定了電能、數(shù)據(jù)、音視頻數(shù)據(jù)三種傳輸需求，體積又小。可以預(yù)見，以后手機(jī)可以改為USB Type-C接口了，如果只需要USB2.0的話，只需要重做線纜，部分功能需要加上接口芯片，成本上完全可以忽略不計(jì)。而手機(jī)上到USB3.0，則真正的革命就要出現(xiàn)了。PC機(jī)可能不再被需要，一個(gè)手機(jī)，通過TYPE-C口輸出DP，接入顯示器就可以完成電腦的功能了。如果接上VR，那么整個(gè)世界都不一樣了。請(qǐng)問，還有誰會(huì)需要PC，筆記本電腦，這類20世紀(jì)的遺產(chǎn)嗎?

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