不知道大家有没有被眼花缭乱的数据接口困扰过。每当我想要连接某台设备,到处找不到设备接口所匹配的线材时,心里就会期待赶紧出现某个接口一统天下啊。
而在近几年,人们心中呼唤的即将统一世界的那个男人!啊,不,那个接口!终于出现了!它就是USB-C,我们在说USB-C的时候我们在聊什么?
这里需注意,我们在说USB-C插口的时候要注意与USB2.0、3.0这些接口规范作出区分。前者指的是接口类型,后者则USB不同时期提出的接口规范。在了解USB-C的时候我们先得明白USB的概念,上一期聊快充协议的时候简单聊过USB的历史,这里简单再概述一下。
1994年,英特尔和微软倡导发起的国际标准化组织,简称USB-IF。该组织制定了一系列通用串行总线的规范和规格,其中有关充电的规范就是我们上一期提到的充电协议,此外,他们还在此规范上制作了适配的标准接口。这就是USB接口起源。
所以USB的接口演变过程始终与USB接口协议的更新密切相关,接口的物理特性设计出来就是要适配于某种接口协议的。我们可以用一个经典的比喻来解释:
古代人们约定进行某种交易时,双方会选一个模子(比如瓷器)一分为二,双方各拿一半。待到要交易的时候,就要拿出各自的部分,如果能拼成完整的模子就可以交易。但是后面他们为了让交易更安全,防止有人冒领模子。于是设计出除了要对模子,还要对暗号的模式:比如甲拿出模子,说一句天王盖地虎,那么乙就需要拿出另一半与甲拼成完整模子,并喊出下一句暗号宝塔镇河妖。这样整个互相认证的过程就完美了,交易就可以继续。
这个过程中,各自的模子就好比是接口,而暗号就是接口协议。只有接口和接口协议匹配成功才能进行数据传输或其他操作。
从USB-C的名字我们可知,之前推出过USB-B、USB-A,平时也叫Type-A、Type-B、Type-C。我们先了解下USB曾经推过哪些接口类型。
USB推出的USB-A、USB-B、USB-C接口,每一种类型还可能会根据尺寸类型划分成standard(标准版)、mini(小版)、micro(微小版),下面根据这张图认识一下家族成员吧:
USB-C的出现使得这种插口在外观上基本一致了,但其实,他们之间也还是有较大区别的,这种区别主要体现在内部引脚个数上(引脚,又叫管脚,英文叫Pin。就是从集成电路(芯片)内部电路引出与外围电路的接线,所有的引脚就构成了这块芯片的接口。)标准的USB-C接口有24PIN(引脚),如下图所示。
在上个环节有聊到USB-C接口划分取决于引脚(PIN)数,而USB-C接口的引脚(PIN)数直接取决于接口需要应用到哪些功能。
根据目前主流的USB-C口的引脚个数,可以把USB-C接口物理外观分为三大类。分别是24pin(满pin)、16/12pin、6pin。以下就是这几种类型的详情。
,是USB-C的标准接口。常见于一些较高配置数码产品(如高端游戏本)上,值得一提的是,目前支持USB3.1及以上接口协议的USB-C接口基本都会满PIN配置,尤其是支持Thunderbolt 4(雷电4协议)接口的数码电器产品。
满PIN配置一般就意味USB-C接口的使用场景基本会覆盖全功能,随着技术的发展和人们生活水平的提高,越来越多的USB-C接口都会进行满PIN配置,让人们都能享受标准USB-C接口带来的更佳体验。
16Pin是目前最主流的USB-C插口,目前广泛应用于各类Type-C线材、各类充电设备的USB-C插口、普通配置的数码电器USB-C插口上等其他USB-C插口。由于目前很多普通电子设备内置的
从供电的角度出发,USB-C接口可以是供电方(Source)或者耗电方(Sink))或是双重角色(DRP)。从通信功能的角度出发,Type-C接口可以是下行端口(DFP)或者上行端口(UFP)或是双重角色。对于功能角色,它是在连接时根据供电角色确定的,当供电角色是供电方时,则功能角色默认是DFP;当供电角色是耗电方时,则功能角色默认是UFP。我们通过一张表格看一下不同角色定义下的供电状态。
也称为DRP(Dual Role Port)双重角色,是双重角色的可供电设备,既可以是SOURCE,也可以是SINK。
前面有给大家介绍,USB-C虽然是USB接口家族的后辈 ,但是却拥有家族几代技术沉淀的先天优势,这使得USB-C问世时便具备强大的综合性能,成为目前应用领域最广泛的接口之一。目前可以通过USB-C接口对数码产品进行快速充电、由此衍生了很多优秀的快充产品。另外,USB-C强大的数据高速传输功能,在工作生活中一些应用场景中扮演重要角色,极大提升了效率。此外,应用USB-C接口目前能实现不同信号(视频、音频、网络等)的传输,拓展了该接口的应用空间,使得不同信号传输变得便捷而高效。接下来就看一下,通过USB-C接口可以实现哪些功能呢?
我们梳理了一下标准USB-C接口24个PIN脚分别对应的功能,总结出USB-C接口目前的7大应用模块。以下就是它不同的应用详情
2014 年 8 月,USB PD2.0 快充标准发布,不仅规定了 USB Type-C 接口为唯一的标准接口,而且还赋予了这个接口更多的功能,比如充电、数据传输、音频传输等。在充电方面USB PD2.0 定义了支持 5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A 输出,最大充电功率达到 100W。
2017 年 2 月,USB PD 迎来小修补的重大更新,USB PD3.0 PPS 发布,在 PD3.0 标准的基础上增加了可编程电源功能(PPS)。PPS 规范整合了目前高压低电流、低压大电流两种充电模式,设备可根据电力需求对电源输出电压进行精细调节,调幅为 20mV 一档,仅为 QC3.0 调幅的十分之一。目前,PPS 配合电荷泵,已经成为安卓手机阵营大范围普及的充电技术。
2021 年 5 月,,USB PD 跨过100W快充门槛,USB PD 3.1发布,协议分为两个部分,一个是标准功率范围( Standard Power Range,SPR),另外一个扩展功率范围(Extended Power Range,EPR)。实际上SPR其实就是上一版本USB PD 3.0协议的主体部分,也就是说这个部分的最大充电功率依然是100W;额外增加的EPR是在这个标准工作范围的基础上,把快速充电的最大功率大幅扩展到了240W。
2017 年 9 月份,USB3.2 又来了,虽然版本号依然变化不大,但其支持同时使用 USB-C 接口的上下两端针脚,两组高速通道同时使用,最高速率翻倍达到了 20Gbps。根据最新公布的规范,USB3.0、USB 3.1 版本命名都将彻底消失,统一被划入 USB3.2 的序列,三者分别再次改名叫做 USB3.2 Gen1、USB3.2 Gen2、USB3.2 Gen2x2。
DP Alt-Mode时,这四对差分信号传输通道就是用来传输DP的四个数据通道。四通道的DP 1.4可以传输两块4K+SDR+60Hz的屏幕。但是这四个通道没有规定同时启用传输传输DP信号的,具体应用场景就看是否需要占用通道传输USB 3.1的数据。
前几年,直连USB-C接口的耳机在市场上十分火爆,我们发现USB-C接口可以接耳机进行音频传输,这个是如何做到的呢?首先,TYPE-C规范定义两种附属模式,音频模式(这里的音频模式是3.5mm模拟音频适配器)和调试模式。音频模式下可保证USB-C接口顺利传输音频信号。实现音频模式的设备会在CC1和CC2上都进行Ra下位,当主机检测到连接设备两个CC都是Ra时则认为USB-C接口连接的是音频设备。音频模式的管脚定义如下:
USB-C音频模式工作原理——无源3.5毫米至USB C型适配器-单极检测开关
是指通过网线传输电力的一种技术,借助现有以太网通过网线同时为IP终端设备(如:IP电话、AP、IP摄像头等)进行数据传输和供电。目前PoE供电有了统一的标准,IEEE802.3af、IEEE802.3at、IEEE802.3bt,三种不同的协议对终端分配不同的功率。
USB-C网络数据传输技术,其实只是PoE技术的一个分应用,这种情况,网线中不需要传输电力,只需要将网络信号通过转换器中的芯片,将网络信号桥接到PD设备。那么什么是桥网络接技术呢?
答:不是,USB接口的物理外观以及功能是随着USB协议的更新而变化的,目前的接口虽然很完善,但是今后的协议如果变更,拓展更强大、更全面的功能时,外观上可能也会为了适应协议而发生改变。
答:一般情况下不支持,以小米为代表的厂商,近年推出的手机原装充电器和数据线,通过在USB-A口增加特殊针脚,可以在USB-A口提供CC输出,实现了PD快充。
看不出来,除非线材上有输出功率的标识,否则只能通过测评器测评线材支持的功率。
USB-C接口作为目前功能最全面、泛用性最强的接口类型,目前的市场占有率越来越高,而就在近期推出的USB 4.0也官宣将USB-C作为唯一指定接口,所以在今后不短的时间内,USB-C接口会越来越广泛地应用于我们的生活中,而随着科技和生活水平的提高,USB-C接口带给我们的体验也会越来越好。
那么如何才能判断我们设备上的Type-C是否具备全功能呢?我们可以通过看接口内的PIN个数有个大致判断,但是如果要进一步去了解该接口有哪些功能呢?所以,评测的意义就来了,而充电头网作为充电行业一家专业的自媒体综合体,深耕充电领域8年,站内文章涵盖了充电领域的方方面面,评测作为站内的重要栏目,编辑们会评测各类充电设备,利用站内研发的评测器如(ChargerLAB POWER-Z)获取插口及产品的相关评测数据,感兴趣的朋友可以移步网站充电头网 - 我们只谈充电,了解一手充电行业相关咨询,也可以在首页-充电头网-淘宝网)店铺中购买评测器,自己体验评测的乐趣。