USB Type-C的前世今生

如图所示

最早了解到USB Type-C接口(简称USB-CType-C)应该是从2015年苹果发布New MacBook开始的。很长一段时间,我对苹果采用新接口的认识只是粗暴的认为苹果是做无必要的新技术升级,迫使消费者购买各种新数据线和转接口(*现在想来真是无知汗颜……*)。到现在(2018年底)越来越多的设备开始采用使用Type-C接口,于是我花了点时间在网上查资料了解了一下相关的技术,解答了自己的很多困惑,写这篇博客做个分享。

首先要区分清楚的概念是USB连接器规范 (USB connector specification) 和USB通信协议 (USB communication protocols)。

如图所示

连接器主要有A, B, C三大类。A和B类除了标准大小外,还有更小的Mini和Micro样式。Type C目前只有一种样式。

为什么需要不同的样式呢?A和B主要用于不同类型的设备,可能不同的布线方式以及不同的形状会影响耐用性和电器稳定性。例如U盘属于高频插拔的设备,多采用Type A连接器;而打印机则多采用Type B连接器。此处其实也不绝对,不清楚有没有什么标准。例如在Dell显示器背面采用Type B去扩展主机的USB接口(主机端又使用Type A连接器)。而很多打印机上一样有Type A插口用于插U盘。而Mini和Micro样式则是为了节约体积,比如用于手机上。

传输协议目前主要有三个大版本:USB 1.x, USB 2.0, USB 3.x,版本号越高支持的传输速度越高。

USB 1.0 USB 2.0 USB 3.0 USB 3.1 USB 3.2
*1.5 Mbit/s (Low Speed)
12 Mbit/s (Full Speed)
480 Mbit/s 5 Gbit/s (SuperSpeed) 10 Gbit/s 20 Gbit/s (SuperSpeed+)

支持USB 3.x的Micro B连接器为了向下兼容USB 2.0,外型非常奇葩,市面上使用的设备不多,在一些高速移动硬盘上可以看到。

为什么会有这么多不同的连接器标准和协议标准呢,干嘛不直接来就搞个性能指标最高的呢?额……,一方面人类技术的进步是一个迭代的过程,就跟没有人爬都没学会就直接会跑一个道理,人类又在不断的追求“更高更快更强”。另一方面,高速即意味着更高的开销,但不是所有信号都需要高频传输,例如键盘。

Type-C有什么价值?众所周知,指定标准的公司处于行业竞争食物链的最顶端。USB标准是由USB-IF (USB Implementers Forum)维护,该组织的董事会成员包括苹果、惠普、英特尔、微软、NEC、意法半导体、德州仪器几个巨头公司。Type-C草案是由英特尔首先提交给委员会的,苹果在其New MacBook产品中开始使用,并去掉了其它接口。暂且不讨论推行新标准的商业价值,Type-C对究竟有没有给用户带来价值呢?答案是肯定的。想必绝大多数人都深受各种数据线的困扰吧,例如本人的日常工作设备就用到了HDMI(显示器)、Mini-USB(HHKB Type-S键盘)、Mini-USB (Sony WH-1000XM2)、Type-C电源适配器(Macbook Pro 2017)以及绿联的Type-C转接器。Type-C要做的事情就是一统天下,让所有设备(可能以太网接口除外)都可以通过Type-C接口进行互联,通过一种连接方案支持不同的设备。制造商以后只需要支持Type-C就可以让设备被广泛的使用,当然这需要一个过程,但我们可以看到这个趋势正在加速推进。例如越来越多的Android手机已经使用了Type-C,我的降噪耳机的升级版Sony WH-1000XM3也已经使用了Type-C接口。长远来说Type-C的广泛使用是对产业界的巨大的利好,它展示了美好的未来。

Type-C的优越性源自哪里?核心其实是对称的设计(上下个12pin),更多的pin数。对成的设计更利于被广泛使用在不同类型的设备上。相较于Type A和Type B,更多的pin数意味着更灵活的可配置性,通过Alternate Mode创造了开放的生态,利用其它芯片来丰富Type-C的功能。简单说就是将USB处理不了的信号转接给其它芯片处理,例如将高分辨率视频信号(5K显示)转到雷电3总线处理。苹果在最近(2018年底)发布的新款iPad Pro中已经将Lightning接口改为了Type-C接口,相信在不久的将来iPhone系列产品也会使用Type-C接口。

补充一下,并不是所有带有Type-C的设备都意味着支持高速传输,再次明确连接器规范传输协议是不同的。现在很多手机厂商支持Type-C的千元机,其实还是USB2.0的总线。具体还需要看设备信息的支持情况,例如Macbook Pro可以通过System Information –> System Report 查看。

USB相关的各种文档加起来估计是上万页,深入下去其实是非常大的工作量,不准备在该领域深入发展,就写到这里。由于水平有限,如果有错误的地方欢迎邮件指正。