USB Type-C(Type-C)

USB Type-C

Type-C一般指本詞條

USB Type-C是一種全新的USB接口形式(USB接口還有Type-A和Type-B),它伴隨最新的USB 3.1標準橫空出世。由USB-IF組織於2014年8月份發布,是USB標準化組織為了解決USB接口長期以來物理接口規範不統一,電能只能單向傳輸等弊端而制定的全新接口,它集充電,顯示,數據傳輸等功能於一身。

Type-C接口最大的特點是支持正反2個方向插入,正式解決了“USB永遠插不準”的世界性難題,正反面隨便插。

基本介紹

  • 中文名:C型USB接口
  • 外文名:USB Type-C
  • 實質:USB接口
  • 功能:充電,顯示,數據傳輸等
  • 套用:電腦,智慧型手機,平板等
  • 所屬領域:電子信息技術
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產生背景

各種IT、3C裝置依照設計功率、輸入輸出電壓、接口及插孔孔徑的不同;其專屬的電源供電/充電配件,大小,線材長短,變壓器大小不一;造成攜帶的不變以及裝置淘汰的浪費與環保議題。2011年歐盟以及中國立法統一手機以micro-USB為唯一的充電標準;2012年USB-IF協會也推出架構於USB的Power Delivery(PD)1.0的充電/供電規範,2014年USB-IF發布了具有革命意義的Type-C1.0的接口標準,以及基於USB Type-C接口標準的USBPD2.0標準;使未來新的設備在USB接口以及電力傳輸上均迎來革命意義上的更新。

引腳定義

要理解Type-C的原理,首先需要了解他的PIN腳定義。如圖1所示,Type-C口有4對TX/RX差分線,2對USBD+/D-,一對SBU,2個CC,另外還有4個VBUS和4個地線。
圖1圖1
正常情況下,USB3.1隻用到2對TX/RX差分線作為數據線,正插時連線TX1/RX1,反插時連線TX2/RX2.可以看到任意情況下,都會有2對差分線是沒有被使用的,DP交替模式就是把DP信號載入到這2對“多餘”的差分線上,從而實現USB 3.1+DP同時工作。
當然,如果接收端只需要DP信號,不需要USB 3.1信號,那DP可以利用全部4對TX/RX差分線做輸出,從而實現最多4lanes的DP輸出,提供高達32.4Gbps的總輸出頻寬(每條lane可以輸出8.IGbps),輕鬆實現5Kx3K60輔視頻,甚至最高可達8K×4K 60幀視頻(4:2:0數據),這種模式就是DPonly模式,另外為了兼容USB2.0,Type-C還保留了USBD+/D-信號供USB 2.0設備使用,所以只需改用Type-C的接口,USB2.0甚至USB 1.0設備也可以支持正反面官插。值得一提的是,使用USBD+/D-跟上面的DP only 模式配合,可以實現DP+USB2.0模式。DP占用4對TX/RX差分線,USB僅使用D+/D-。
圖1看到Type-C還提供了2條CC線和2條SBU線。CC線主要用於Power Delivery 模組(下簡稱PD)的通訊,CC線首先是用來到斷設備插人的方向:正插成反插,如果是正插,主機使用CC1來和設備通訊,反插使用CC2,可以看到CC使用的是單線協定.SBU線在DP功能開啟時,化身為DP協定中的AUX_P/AUX_N差分線(它的極性是可以根據正反插方向修改的),負責傳輸設備的DPCD,EDID等關鍵信息。

技術特性

Type-C的5項主要特性使USB Type-C成為靈活、可擴展的接口。
1、供電
USB Type-C接口默認的5V供電向後兼容之前的USB接口。不僅如此,全新的USBType-C接口包含4個引腳分別專門用於供電和接地。“USB供電規範(USB Power Delivery Specification)”可使USB Type-C接口最高可支持20V的電壓以及5A的電流。
2、對稱的連線
USB Type-C接口是對稱的,所以它的插拔以及線纜方向正反皆可。插拔方向的解放解決了之前接口帶來的主要煩惱。以前接口的種類預示著附屬設備的功能(Type-A接口用於主機,Type-B接口用於外部設備)。USBType-C接口可以接入兩端中的任一端,而功能則由被接入的硬體定義。USBType-C線纜兩端的接口是相同的,因此線纜的插拔得以簡化。
3、頻寬
USB Type-C支持USB 2.0、USB3.1 Genl(SuperSpeed USB 5Gbps)和USB 3.1Gen2(SuperSpeed USB10Gbps)數據傳輸速率。USB 2.0USB 3.1分別由單獨的規範定義。SuperSpeed USB差分信號對被分配在接口的兩側,因此以任一方向插入接口時均會使用到一組SuperSpeed USB信號傳輸連線。
4、通道配置
USB Type-C接口包含2個通道配置(Channel Configuration)信號引腳(CC1&CC2),用於功能協商。上述信號確定接口插入方向,並用於協商接口上的供電功能、替代模式和外設模式。
5、非USB信號傳輸
USB Type-C接口支持多種OEM產品定製模式,以擴展設備功能。信號的重新分配是通過CC通道上的協商實現。接口可進入兩種模式,外設模式和替代模式。要進入外設模式,CC通道上將進行簡單的邏輯檢測以確定需要哪種外設模式。要進入替代模式,CC通道上將使用雙相符號編碼(Biphase Mark Code,BMC)進行雙向通信以正確地設定鏈路。在這個協商過程中,兩端的設備均需要在進行任何改變之前對信號的重新分配協商一致。所有的USB Type-C接口均被要求在非替代模式或非外設模式下能夠作為兼容USB的接口使用。

優點

TYPE-C硬體接口的特點明顯,主要有以下幾點:
(1)支持正反對稱插拔,解決實際套用中的反插無法插入的問題;
(2)接口纖薄,可支持更加輕薄的設備,可令攜帶型設備的設計更薄更小;(3)支持更大功率傳輸,最大可達100瓦,支持更多的大功率負載設備。
(4)支持單口和雙口TYPE-C,套用靈活。
(5)支持雙向功率傳輸,送電和受電均可。

USB

USB是英文Universal Serial Bus的縮寫,中文含義是“通用串列匯流排”。它是一種套用在PC領域的新型接口技術。早在1995年,就已經有PC機帶有USB接口了,但由於缺乏軟體及硬體設備的支持,這些PC機的USB接口都閒置未用。1998年後,隨著微軟在Windows98中內置了對USB接口的支持模組,加上USB設備的日漸增多,USB接口才逐步走進了實用階段。隨著大量支持USB的個人電腦的普及,USB逐步成為PC機的標準接口已經是大勢所趨。在主機(host)端,最新推出的PC機幾乎100%支持USB;而在外設(device)端,使用USB接口的設備也與日俱增,例如鍵盤滑鼠攝像頭掃瞄器印表機數據機數位相機遊戲桿電視盒快閃記憶體硬碟,甚至於音效卡音箱手機充電器網卡等。
USB設備之所以會被大量套用,主要具有以下優點:
(1)可以熱插拔。這就讓用戶在使用外接設備時,不需要重複“關機將並口或串口電纜接上再開機”這樣的動作,而是直接在PC開機時,就可以將USB電纜插上使用。
(2)攜帶方便。USB設備大多以“小、輕、薄”見長,對用戶來說,同樣20G的硬碟,USB硬碟的質量比IDE硬碟要輕一半,在想要隨身攜帶大量數據時,USB硬碟當然會是首要之選。
(3)標準統一。大家常見的是IDE接口的硬碟、串口的滑鼠鍵盤、並口的印表機掃瞄器。可是有了USB之後,這些套用外設統統可以用同樣的標準與PC連線,這時就有了USB硬碟、USB滑鼠、USB印表機等。
(4)可以連線多個設備。USB在PC上往往具有多個接口,可以同時連線幾個設備,如果接上一個有4個連線埠的USBHUB時,就可以再連上4個USB設備,以此類推,將設備都同時連在一台PC上而不會有任何問題(註:最高可連線至127個設備)。
(5)無須外接電源。USB提供內置電源,能向低壓設備提供5V的電源,使得系統不用為新增的外設另外配備電源。利用此特點,也有廠商開發出適當的排線,將USB拿來當成供電插座使用,例如,作為行動電話的充電器,或是提供小型電燈的電力需要,與原本用來連線電腦用的主要用途無關。
(6)低成本。USB接口電路簡單,易於實現,特別是低速設備。USB系統接口/電纜也比較簡單,成本比串口/並口低。

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