简单认识USB Type-C型接口

CHANBAEK 2023-11-18 9228

USB Type-C 型接口

USB Type-C 接口凭借其自身巧妙的对称物理设计，以及丰富的数据线设计，极大的提高了电子设备连接效率。目前已经被绝大多数电子产品所采用，因此了解 Type-C 接口是很有必要的。

USB Type-C (简称USB-C)，它具有全新的接口尺寸和略显酷炫的名称，非常容易使第一次听到这个名词的小伙伴以为这是一种全新的 USB 协议标准，但实际上并不是。Type-C 只是 USB3.1 标准的一部分，仅仅是一个连接器接口标准，而不是新的协议标准。

在最新的 USB3.1 标准中，连接器接口标准有三种，分别是：

Type-A/B 型接口，只能传输 USB协议，而且接入有固定的方向，不支持反插。

Type-C 型接口，不局限于传输 USB协议，还支持 DP、PCIe、TBT等协议。它最伟大之处在于支持正反插，解决了 USB Type-A/B 接口困扰人类几十年的问题（至少要尝试 3次以上，才能把 USB Type-A/B 连接器成功相连）。

下图就是常见 USB Type-A/B 型接口，以及 USB Type-C 型接口。

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认识 Type-C 接口

下图分别是 USB Type-C Receptacle 和 Plug 实物照。可以清楚的看到，连接器内部的结构。

Receptacle 端，即 Type-C 座子，中间有一个“舌头”，舌头上下分别对称排布了 12个金属引脚。

Plug 端，即 Type-C 插头，内部 “嘴唇” 上下分别对称排布了 12个弯曲的金属引脚。

USB 规范对两个连接器接口的尺寸以及结构件作出了详细定义，如下图所示。

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如下图，是 Type-C 接口的抽象视图。

当 Type-C 型公头和母头连接后，内部上下对称排列的24个引脚都会分别短接。

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了解 Type-C 接口

USB Type-C 型接口，内部有 24个引脚，各司其职。

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USB Type-C 型接口内部的 24个引脚，大体可以分为如下几类。

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Power Path：即 Vbus 和 GND，各 4个，负责承担最大 5A 电流。

USB2.0 Path：USB2.0 位于 A6/7 或者 B6/7，在接口中间位置。母头端上下各 1组 USB2.0 D+/- 信号，公头端只有 1组 USB2.0 D+/- 信号。不管正反插总有一组 USB2.0 信号可以连接。如此 USB Type-C 型接口兼容了 USB2.0协议。

High Speed Data Path：8个引脚，一共 4组高速信号。可传输 USB3.1、DP、PCIe、TBT等信号。

Configuration Channel：配置通道，也叫 cc 引脚。用于设备侦测和 PD 协议通讯。PD2.0 开始在专用的信号线（cc）上，采用 BMC 通讯。PD1.0 在 Vbus 上采用 FCK 通讯。

Secondary Bus：简称 SBU，也叫 Auxiliary signals，负责扩展协议的辅助通讯。例如 DP 的 AUX 通讯，TBT 的 LSTX/LSRX 通讯。

Type-C 实用的正反插

对于 USB Type-A 接口，盲插理论上一次插对的概率是 50%，但是实际应用中大概率都得尝试 3次以上才能成功接入，堪称是生活中最奇异的四次元存在。

USB Type-A 接口自诞生已经发展了近二十几年，针对 USB Type-A 接口无法正反插的问题，也有一些厂家做出了改进，实现了 USB Type-A 的正反插。

例如，有厂家设计的 USB Type-A Plug 使用双面触点实现了 USB Type-A 接口正反插。

然而，USB Type-A 接口在最初就是防呆设计，防止反插的。任何针对 USB Type-A 的改进都没有从根本上解决正反插问题。所以，USB-IF 协会提出了全新的 USB Type-C 连接器接口，从根本上解决了正反插问题。

正反插是 USB Type-C 型接口最大的一个创新，那为什么支持盲插？

首先，物理上支持。Receptacle 和 Plug 两端尺寸配套，内部引脚对称。Power、GND、cc、SBU、USB2.0 都是上下对称设计。正反接，这些信号都能正确连接。

其次，对于 2-Lane 的USB3.0、4-Lane 的 DP、PCIe、TBT 等协议，PD 会控制一个 MUX 去根据实际接入的方向切换信号顺序，以保证通讯正常。

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Type-C 接口的了解有助于进一步认识 Type-C 充电、AltMode 等高级功能。

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