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USB Type-C

USB Type-C,又称USB-C或Type-C,是一种全新的通用串行总线(USB)硬件接口形式(USB接口还有Type-A和Type-B),它伴随最新的USB 3.1标准横空出世。由USB开发者论坛(USB-IF)于2014年8月份发布。 

Type-C是USB标准化组织为了解决USB接口长期以来物理接口规范不统一,电能只能单向传输等弊端而制定的全新接口,其外观上最大特点在于其上下端完全一致,支持正反2个方向插入,与Micro-USB相比用户不必再区分USB正反面。并且它集充电,显示,数据传输等功能于一身。 

各种IT、3C装置依照设计功率、输入输出电压、接口及插孔孔径的不同  ;其专属的电源供电/充电配件,大小,线材长短,变压器大小不一;造成携带的不变以及装置淘汰的浪费与环保议题。2011年欧盟以及中国立法统一手机以micro-USB为唯一的充电标准;2012年USB-IF协会也推出架构于USB的Power Delivery(PD)1.0的充电/供电规范,2014年USB-IF发布了具有革命意义的Type-C1.0的接口标准,以及基于USB Type-C接口标准的USBPD2.0标准;使未来新的设备在USB接口以及电力传输上均迎来革命意义上的更新。 

USBType-C规范1.0由USB开发者论坛(USB-IF)发布,并于2014年8月完成  。与USB3.1规格大致相同。但USB-C只是一个接口,不一定支持USB3.x或PowerDelivery(许多手机的Type-C仍然使用USB2.0)。自从2014年USB-C规范发布后,许多新款的Android移动设备、笔记本电脑、台式机甚至是游戏机等3C设备开始使用这种连接端口。Windows10原生支持USBType-C。 

USB-C接口尺寸为8.3×2.5毫米,小于当前PC的USB接口,但略大于许多手机采用的尺寸6.85×1.8毫米的micro-USB接口。电力传输规格,线材标准为直流电5V、5A,而连接器为3A。  Type-C由于不兼容现有的任何类型,因此需要额外设计转接设备。全球首套USB3.1主控端与设备端原型,由ASMedia于2014年的USB-IF年会中发表。 

接地

正常情况下,USB2.0差分信号只会连接其中一边,因USB Type-C Plug无B6、B7。USB3.1只用到2对TX/RX差分线作为数据线,正插时连接TX1/RX1,反插时连接TX2/RX2.可以看到任意情况下,都会有2对差分线是没有被使用的,DP交替模式就是把DP信号加载到这2对“多余”的差分线上,从而实现USB 3.1+DP同时工作。 

当然,如果接收端只需要DP信号,不需要USB 3.1信号,那DP可以利用全部4对TX/RX差分线做输出,从而实现最多4lanes的DP输出,提供高达32.4Gbps的总输出带宽(每条lane可以输出8.IGbps),轻松实现5Kx3K60辅视频,甚至最高可达8K×4K 60帧视频(4:2:0数据),这种模式就是DPonly模式,另外为了兼容USB2.0,Type-C还保留了USBD+/D-信号供USB 2.0设备使用,所以只需改用Type-C的接口,USB2.0甚至USB 1.0设备也可以支持正反面插入。值得一提的是,使用USBD+/D-跟上面的DP only 模式配合,可以实现DP+USB2.0模式。DP占用4对TX/RX差分线,USB仅使用D+/D-。 

Type-C还提供了2条CC线和2条SBU线。CC线主要用于Power Delivery 模块(下简称PD)的通讯,CC线首先是用来判断设备插入的方向:正插成反插,如果是正插,主机使用CC1来和设备通讯,反插使用CC2,可以看到CC使用的是单线协议.SBU线在DP功能开启时,化身为DP协议中的AUX_P/AUX_N差分线(它的极性是可以根据正反插方向修改的),负责传输设备的DPCD,EDID等关键信息。 

Type-C的5项主要特性使USB Type-C成为灵活、可扩展的接口。 

1、供电

USB Type-C接口默认的5V供电向后兼容之前的USB接口。不仅如此,全新的USBType-C接口包含4个引脚分别专门用于供电和接地。“USB供电规范(USB Power Delivery Specification)”可使USB Type-C接口最高可支持20V的电压以及5A的电流。 

2、对称的连接

USB Type-C接口是对称的,所以它的插拔以及线缆方向正反皆可。插拔方向的解放解决了之前接口带来的主要烦恼。以前接口的种类预示着附属设备的功能(Type-A接口用于主机,Type-B接口用于外部设备)。USB Type-C接口可以接入两端中的任一端,而功能则由被接入的硬件定义。USBType-C线缆两端的接口是相同的,因此线缆的插拔得以简化。 

3、带宽

USB Type-C支持USB 2.0、USB3.1 Genl(SuperSpeed USB 5Gbps)和USB 3.1Gen2(SuperSpeed USB10Gbps)数据传输速率。USB 2.0和USB 3.1分别由单独的规范定义。SuperSpeed USB差分信号对被分配在接口的两侧,因此以任一方向插入接口时均会使用到一组SuperSpeed USB信号传输连接。 

4、通道配置

USB Type-C接口包含2个通道配置(Channel Configuration)信号引脚(CC1&CC2),用于功能协商。上述信号确定接口插入方向,并用于协商接口上的供电功能、替代模式和外设模式。 

5、非USB信号传输

USB Type-C接口支持多种OEM产品定制模式,以扩展设备功能。信号的重新分配是通过CC通道上的协商实现。接口可进入两种模式,外设模式和替代模式。  要进入外设模式,CC通道上将进行简单的逻辑检测以确定需要哪种外设模式。要进入替代模式,CC通道上将使用双相符号编码(Biphase Mark Code,BMC)进行双向通信以正确地设置链路。在这个协商过程中,两端的设备均需要在进行任何改变之前对信号的重新分配协商一致。所有的USB Type-C接口均被要求在非替代模式或非外设模式下能够作为兼容USB的接口使用。 

Type-C硬件接口的特点明显,主要有以下几点: 

(1)支持正反对称插拔,解决实际应用中的反插无法插入的问题; 

(2)接口纤薄,可支持更加轻薄的设备,可令便携式设备的设计更薄更小; 

(3)支持更大功率传输,最大可达100瓦,支持更多的大功率负载设备; 

(4)支持单口和双口Type-C,应用灵活; 

(5)支持双向功率传输,送电和受电均可。 

Type-C的其他特性如下:

(1)正确插入后发出声音; 

(2)通过USBPowerDelivery技术,可用于3C产品(如笔记本电脑、智能手机)的充电; 

(3)增进的电磁干扰(EMI)与射频干扰(RFImitigation)特性; 

(4)可集成DisplayPort,可外接屏幕与喇叭; 

(5)某些电脑的Type-C接口集成了Thunderbolt。 

从2015年起,有许多支持USB-C的电子产品面世,例如Nexus5X、Nexus6P以及2017年上市的任天堂Switch等。现时大部分新款Android电子产品都使用USB-C接口,如三星GalaxyC7Pro、SonyXperiaXA1Ultra。   苹果公司在2015年起于MacBook改用USBC,2018年11月7日推出的iPadPro亦改用USBC接口。 

第一款引入USB-C的产品是NOKIA于2014年出产的NOKIAN1平板电脑,传输速率仍相当于USB2.0。 

第二款引入USB-C的产品是谷歌于2015年出产的ChromebookPixel,但同时保留了传统接口。 

第三款引入USB-C的产品是苹果公司于2015年出产的全新MacBook。(由于最高速度只有5Gbps,所以文件传输速度比旧款Mac的Thunderbolt接口慢。) 

第四批引入USB-C的产品为主板,2015年华硕、技嘉、微星、华擎主板开始使用USB-C接口。 



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