電子工程師,你真的了解Type C嗎?

2022-08-19 14:18:08 字數 2861 閱讀 5523

本文主要是站在電子工程師的角度看待type-c,而不是消費電子的角度。在講述type-c介面之前,我們先聊聊usb的發展。

從2023年1月usb1.0正式發布至今(2023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標準化組織(usb implementersforum,usb-if)折騰出來了各式各樣、五花八門的介面形態:typea、typea superspeed、typeb、typeb superspeed、mini-a、mini-b、micro-a、micro-b、micro-bsuperspeed、typec等等。

另外,usb介面主要由插座(receptacle)、插頭(plug)和線纜(cable)三部分組成,再疊加上這些奇奇怪怪的規範,災難就發生了:

a產品喜歡用typea的插座,b產品偏偏喜歡typeb,連線它們的線纜就悲劇了,只能變成a-to-b的了。以此類推,a-to-a、b-to-b、a-to-microa、等等,於是我們的抽屜就擠滿了各種不明用途的usb線……

實物圖usb-c(也稱作usbtype c)規範有自己獨立的、自行演化的規範檔案----usbtype-cspecification(2023年發8月布1.0版本,2023年7月發布1.3版本)。而前輩們就沒有這樣的待遇了,它們都依附於具體的usb規範(usb1.0、usb1.1、usb2.0、等等)。

type c之前的規範(typea、typeb、等等),偏重於usb介面的「硬」的特性,如訊號的個數、介面的形態、電氣特性、等等。typec在定義usb介面「硬」的特性的基礎上,增加了一些「軟」的內容,usb介面(僅僅指typec)擺脫了和usb的從屬關係,變成了乙個可以和usb規範平起平坐的新規範。

usb type c作cc(cc1和cc2)的管腳進行的,利用不同電壓,傳遞一些簡單的資訊。

為相容舊裝置而定義的線纜或者介面卡

a)一種線纜,一端是全功能的type-c插頭,另一端是usb3.1 type-a插頭。

b)一種線纜,一端是usb2.0 type-c插頭,另一端是usb2.0 type-a插頭。

c)一種線纜,一端是全功能的type-c插頭,另一端是usb3.1 type-b插頭。

d)一種線纜,一端是usb2.0 type-c插頭,另一端是usb2.0 type-b插頭。

e)一種線纜,一端是usb2.0 type-c插頭,另一端是usb2.0 mini-b插頭。

f)一種線纜,一端是全功能的type-c插頭,另一端是usb3.1 micro-b插頭。

g)一種線纜,一端是usb2.0 type-c插頭,另一端是usb2.0 micro-b插頭。

h)一種介面卡,一端是全功能的type-c插頭,另一端是usb3.1 type-a插座。

i)一種介面卡,一端是usb2.0 type-c插頭,另一端是usb2.0 micro-b插座。

最典型,生活中最常見的是安卓手機資料線。

母頭引腳定義

公頭引腳定義

以上訊號按照功能可以分為5類:

1、power有關的訊號,包括

a)vbus,usb線纜的buspower(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訊號),用於向插頭供電(由此可以推測出有些插頭中可能會有電路)。

c)gnd,接地。

2、usb2.0資料線

3、usb3.1資料線

tx+/-和rx+/-,用於高速的資料傳輸。插頭和插座端都有兩組,用於支援正反隨意插。

4、用於configuration的訊號

對插頭來說,只有乙個cc,對插座來說,有兩個cc1和cc2。

5、擴充套件功能所需的訊號

具體使用場景由相應的擴充套件功能決定。

注:usbtype-c24個管腳訊號中,power類(gnd/vbus)和資料類(d+/d-/tx/rx)是完全對稱的(對power來說,無論怎麼插,都是一樣;對資料線來說,簡單的路由一下,就可以工作)。剩下的,包括cc、sbu和vconn,用於方向、線型別等檢測。

type-c母座主流的主要有6p,16p和24p。

4.1、type-c 6p

usb type c 6p母座實際上是一種大電流,高瓦數充電專用介面,其6pin引腳訊號定義分別為:gnd vbus cc2 cc1 vbus gnd ,由於其不帶訊號傳輸的相關定義腳位,因此嚴格意義上來說,它不屬於usb3.1系列聯結器又不屬於usb2.0聯結器,較為合適的定義為:具有usbtype c結構規格外型的6p充電介面母座,其本質上應該是乙個充電介面,其功能作用就如同於我們在一些產品裝置上見到的dc電源插座一樣。

但作為乙個單純只有充電屬性的介面而言,usbtype c母座6p具有多方面的優勢,

其一:是結構上支援雙面插拔盲操作,告別了從前需區分方向的弊端。

其二:相較於usbtype c母座聯結器中的24p/16p/14p來說,其製成成本大幅度下降。

其三:usbtype c母座6p支援過5a大電流充電,也可以相容目前常見的快充協議方案。

從這一方面思考,usbtype c母座6p款將會是小家電裝置、可攜式檢測儀器、功能型的電子產品裝配介面時的熱門選擇。

引腳定義圖

pcb封裝圖

4.2、type-c 16p

可以實現高畫質傳輸介面

引腳定義,可以看到有a6和a7介面,也就是可以作為usb轉串列埠的介面。

pcb的封裝圖

4.3、type-c 24p

全功能的type-c介面,可以實現type-c的全部功能。本人也沒有使用過,不也是很了解,這裡不再詳述了。

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