新潮流，USB Type-C詳解

自從Apple發(fā)布了新MacBook，就一堆人在說(shuō)USB Type-C。我來(lái)從硬件角度解析下這個(gè)USB Type-C，順便解惑。

特色

尺寸小，支持正反插，速度快(10Gb)。這個(gè)小是針對(duì)以前電腦上的USB接口說(shuō)的，實(shí)際相對(duì)android機(jī)上的microUSB還大了點(diǎn)：

USB Type-C：8.3mmx2.5mm

microUSB：7.4mmx2.35mm

而lightning：7.5mmx2.5mm

所以，從尺寸上我看不到USB Type-C在手持設(shè)備上的優(yōu)勢(shì)。而速度，只能看視頻傳輸是否需要了。

引腳定義

可以看到，數(shù)據(jù)傳輸主要有TX/RX兩組差分信號(hào)，CC1和CC2是兩個(gè)關(guān)鍵引腳，作用很多：

• 探測(cè)連接，區(qū)分正反面，區(qū)分DFP和UFP，也就是主從

• 配置Vbus，有USB Type-C和USB Power Delivery兩種模式

• 配置Vconn，當(dāng)線纜里有芯片的時(shí)候，一個(gè)cc傳輸信號(hào)，一個(gè)cc變成供電Vconn

• 配置其他模式，如接音頻配件時(shí)，dp，pcie時(shí)

電源和地都有4個(gè)，這就是為什么可以支持到100W的原因。

不要看著USB Type-C好像能支持最高20V/5A，實(shí)際上這需要USB PD，而支持USB PD需要額外的pd芯片，所以不要以為是USB Type-C接口就可以支持到20V/5A。

當(dāng)然，以后應(yīng)該會(huì)出現(xiàn)集成到一起的芯片。

輔助信號(hào)sub1和sub2(Side band use)，在特定的一些傳輸模式時(shí)才用。

d+和d-是來(lái)兼容USB之前的標(biāo)準(zhǔn)的。

這里說(shuō)一下，USB3.0只有一組RX/TX，速度是5Gb，USB Type-C為了保證正反都可以插就用了兩組，但實(shí)際上數(shù)據(jù)傳輸還是只用了一組RX/TX,速度就已經(jīng)達(dá)到10Gb了。如果后面升級(jí)協(xié)議，兩組都傳的話就和DisplayPort一樣20Gb了。

工作流程

上圖DFP (Downstream Facing Port)也就是主，UFP (Upstream Facing Port)為從。除了DFP、UFP，還有個(gè)DRP (Dual Role port)，DRP可以做DFP也可以做UFP。當(dāng)DPR接到UFP，DRP轉(zhuǎn)化為DFP。當(dāng)DRP接到DFP，DRP轉(zhuǎn)化為UFP。兩個(gè)DRP接在一起，這時(shí)就是任意一方為DFP，另一方為UFP。

在DFP的CC pin有上拉電阻Rp，在UFP有下拉電阻Rd。未連接時(shí)，DFP的VBUS是無(wú)輸出的。連接后，CC pin相連，DFP的CC pin會(huì)檢測(cè)到UFP的下拉電阻Rd，說(shuō)明連接上了，DFP就打開(kāi)Vbus電源開(kāi)關(guān)，輸出電源給UFP。而哪個(gè)CC pin(CC1，CC2)檢測(cè)到下拉電阻就確定接口插入的方向，順便切換RX/TX。

電阻Rd=5.1k，電阻Rp為不確定的值，根據(jù)前面的圖看到USB Type-C有幾種供電模式，靠什么來(lái)甄別?就靠Rp的值，Rp的值不一樣，CC pin檢測(cè)到的電壓就不一樣，然后來(lái)控制DFP端執(zhí)行哪種供電模式。

需要注意的是，上圖里畫(huà)了兩個(gè)CC，實(shí)際上在不含芯片的線纜里只有一根cc線。

含芯片的線纜也不是兩根cc線，而是一根cc，一根Vconn，用來(lái)給線纜里的芯片供電(3.3V或5V)，這時(shí)就cc端沒(méi)有下拉電阻Rd，而是下拉電阻Ra，800-1200歐。

當(dāng)CC pin兩個(gè)都接了下拉電阻<=Ra，DFP進(jìn)入音頻配件模式，左右聲道，mic都俱全，如上圖。

USB Type-C和DisplayPort，PCIE

USB PD是BMC編碼的信號(hào)，而之前的USB則是FSK，所以存在不兼容，不知道目前市面上有沒(méi)有能轉(zhuǎn)換的產(chǎn)品。

USB PD是在CC pin上傳輸，PD有個(gè)VDM (Vendor defined message)功能，定義了裝置端ID，讀到支持DP或PCIe的裝置，DFP就進(jìn)入替代(alternate)模式。

如果DFP認(rèn)到device為DP，便切換MUX/Configuration Switch，讓Type-C USB3.1信號(hào)腳改為傳輸DP信號(hào)。AUX輔助由Type-C的SBU1,SUB2來(lái)傳。HPD是檢測(cè)腳，和CC差不多，所以共用。

而 DP有l(wèi)ane0-3四組差分信號(hào)，Type-C有RX/TX1-2也是四組差分信號(hào)，所以完全替代沒(méi)問(wèn)題。而且在DP協(xié)議里的替代模式，可以USB信號(hào)和DP信號(hào)同時(shí)傳輸，RX/TX1傳輸U(kuò)SB數(shù)據(jù)，RX/TX2替換為lane0,1兩組數(shù)據(jù)傳輸，此時(shí)可支持到4k。

如果DFP認(rèn)到device為DP，便切換MUX/Configuration Switch，讓Type-C USB3.1信號(hào)腳改為傳輸PCIe信號(hào)。同樣的，PCIe使用RX/TX2和SBU1,SUB2來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，RX/TX1傳輸U(kuò)SB數(shù)據(jù)。

這樣的好處就是一個(gè)接口同時(shí)使用兩種設(shè)備，當(dāng)然了，轉(zhuǎn)換線就可以做到，不用任何芯片。

總結(jié)

USB Type-C終結(jié)了長(zhǎng)期以來(lái)USB插來(lái)插去的缺陷，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)接口搞定了音視頻數(shù)據(jù)三種，體積還算小?？梢灶A(yù)見(jiàn)，以后安卓機(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，不用芯片，成本上完全可以忽略不計(jì)。

至于Thunderbolt，lightning，該怎樣還是怎樣吧，畢竟百花齊放才是五彩的世界。