Type-C規范解讀

來自專輯TYPE C技術合集

從1996年1月USB1.0正式發布至今（2017年9月 USB3.2發布），USB已經走過了21個年頭，在這21年的時間了，USB協會（USB Implementers Forum，USB-IF）折騰出來了各式各樣、五花八門的接口形態：Type A、Type A SuperSpeed、Type B、Type B SuperSpeed、Mini-A、Mini-B、Micro-A、Micro-B、Micro-B SuperSpeed、Type C等等，只有 USB Type-C最有可能接近王位的接口，USB Type-C憑借其自身強大的功能，應用場景開始逐年增加，從手機平板到汽車應用，未來這個接口將積極影響我們日常生活的方方面面，提起type C，它還真和它的A、B前輩們不太一樣：因為它有自己獨立的、自行演化的規范文件—-USB Type-C Specification（2014年發8月布1.0版本，2017年7月發布1.3版本）。而前輩們就沒有這樣的待遇了，它們都依附于具體的USB規范（USB 1.0、USB 1.1、USB 2.0、等等），在電子行業中，Type-C存在于每一位工程設計人員的腦海中，由于市場競爭的加劇，各種非USB協會指定的規格也在搶占各種應用市場，避免引用錯誤，我們整理USB協會規格解讀分享給大家.

USB接口主要由插座（Receptacle）、插頭（Plug）和線纜（Cable）三部分組成，然后根據USB協會里面的各種協會規格進行組合，A-to-A、B-to-B、A-to-MicroA、等等，不過我們今天的主角USB Type C定義了新的接口形態。另外，為了兼容舊的接口以及一些特殊功能，它定義了不同形態的插座、插頭、線纜等，主要包括如下： 

定義了2種Type-C的插座

全功能的Type-C插座，可以用于支持USB2.0、USB3.1、等特性的平臺和設備。 

USB 2.0 Type-C插座，只可以用在支持USB2.0的平臺和設備上。

定義了3種Type-C插頭

全功能的Type-C插頭，可以用于支持USB2.0、USB3.1、等特性的平臺和設備。 

USB 2.0 Type-C插頭，只可以用在支持USB2.0的平臺和設備上。 

USB Type-C Power-Only插頭，用在那些只需要供電設備上（如充電器）

定義了3種標準的Type-C線纜

兩端都是全功能Type-C插頭的全功能Type-C線纜。 

兩端都是USB 2.0 Type-C插頭的USB 2.0 Type-C線纜。 

只有一端是Type-C插頭（全功能Type-C插頭或者USB 2.0 Type-C插頭）的線纜

為兼容舊設備而定義的線纜或者適配器 

一種線纜，一端是全功能的Type-C插頭，另一端是USB 3.1 Type-A插頭。 

一種線纜，一端是USB 2.0 Type-C插頭，另一端是USB 2.0 Type-A插頭。 

一種線纜，一端是全功能的Type-C插頭，另一端是USB 3.1 Type-B插頭。 

一種線纜，一端是USB 2.0 Type-C插頭，另一端是USB 2.0 Type-B插頭。 

一種線纜，一端是USB 2.0 Type-C插頭，另一端是USB 2.0 Mini-B插頭。 

一種線纜，一端是全功能的Type-C插頭，另一端是USB 3.1 Micro-B插頭。 

一種線纜，一端是USB 2.0 Type-C插頭，另一端是USB 2.0 Micro-B插頭。 

一種適配器，一端是全功能的Type-C插頭，另一端是USB 3.1 Type-A插座。 

一種適配器，一端是USB 2.0 Type-C插頭，另一端是USB 2.0 Micro-B插座

看了上面的這些組合種類，應該能感受到之前的USB接口規范是多么的能折騰了吧？

USB Type-C接口有24個管腳，插座和插頭在管腳信號的定義上有一點點的不同，分別如下：

以上信號按照功能主要可以分為5類： 

第一類：Power有關的信號，包括

a）VBUS，USB線纜的bus power（和我們通常意義上VBUS保持一致）。 

b）VCONN（只有在插頭上才會有該信號），用于向插頭供電（由此可以推測出有些插頭中可能會有電路）。 

c）GND，接地

第二類：USB 2.0數據線，D+/D-，它們在插頭端只有一對，和舊的USB 2.0規范一致。但為了支持正反隨意插。在插座端定義了兩組，這樣插座端可以根據實際情況進行合適的mapping。 

第三類：USB3.1數據線，TX+/-和RX+/-，用于高速的數據傳輸。插頭和插座端都有兩組，用于支持正反隨意插。 

第四類：用于Configuration的信號，對插頭來說，只有一個CC，對插座來說，有兩個CC1和CC2。 

第五類：擴展功能所需的信號，具體使用場景由相應的擴展功能決定。 

對于3.1中所描述的不同類型的插座和插頭，這24個管腳以及信號不一定全部使用，具體可參考USB Type-C的規范，另外大家可能注意到了，USB Type-C 24個管腳信號中，Power類（GND/VBUS）和數據類（D+/D-/TX/RX）是完全對稱的（對Power來說，無論怎么插，都是一樣；對數據線來說，簡單的路由一下，就可以工作）。剩下的，包括CC、SBU和VCONN，用于方向、線類型等檢測.

USB2.0系列的接口已經應用非常多年，目前的市場主流將逐步往Type-C接口，現在的以上2.0系列將最終的接口統一為Type-C接口,2.0系列主要分為數據傳輸+充電，3.0系列主要為數據傳輸+充電，并最終統一到3.1的時候，將統一為：數據傳輸+充電+音頻+視頻的數據線.

應用場合：適用于手機等USB Type-C接口的設備連接現存USB充電器及電腦主機USB接口進行數據傳輸.

應用場合：適用于帶USB2.0方口接口設備如打印機，方口攝像頭等.

應用場合：適用于帶USB2.0 mini 接口設備如游戲機，移動硬盤等.

應用場合：適用于帶USB2.0 micro B 接口設備如舊的手機等.

應用場合：適用于帶USB3.0 micro B 接口設備的手機和硬盤等.

USB3.1線纜分同軸線和雙絞線兩種，雙絞線的實際出線數量至少是16根，同軸線在雙絞線的基礎上，需要增加4根左右的GND出線，用于實現同軸線的屏蔽.

圖標中A6，A7為USB2.0的數據PIN,A8，B8為預留Pin位，A5，B5為配置通道或者為有源器件的電源供應（可以探測USB TYPE C連接器端口是否插配，從而決定如何配置電源供應商，建立連接的主從關系，探測連接的電流大小及控制電源的供應，當然還有最重要的USB PD通訊給有源器件供應電源，包括HUB需要的功能擴充等）.

USB3.1數據標準采用的高速率已經進入到微波領域，通過連接器和線纜傳輸如此高的速率必須考慮通道的不連續性引起的失真，為了將失真程度保持在一個可控的水平，標準規定了線纜和連接器對的阻抗和回波損耗等指標。在測試項目上也包含了Impedance（特性阻抗）、Propagation Delay（傳輸延遲）、PropagationSkew（傳輸時滯）、Attenuation（衰減）、Crosstalk（串音）等測試項目.

全功能USB Type-C電纜信號說明

下圖分別為USB3.1對絞線材和同軸線的線材結構參考！

上圖是標準的USB Type-C的電纜，高速信號差分對SDP都采用同軸線，信號地回流是通過屏蔽GND.

線纜的導體線規選擇