USB Type C技术和方案全面解读

　　一条USB数据线无非就是一条线加两个头，这看似简单，但却没有想象中的简单，小小的数据线，隐藏着许多你可能不知道的知识，而USB Type-C的横空问世更是说明了不能小瞧它。

　　正反向可接插的USB　Type-C连接器可减少插接USB设备时的麻烦，USB Type-C也对如下技术提供支持：数据速率高达10Gbit/s的USB3.1规范、高达100W的功率输出、音频多路复用，以及可处理诸如与DisplayPort或MHL等视频信号的切换模式。

　　因此，数以百计的供应商正在推出支持USB Type-C的产品就不足为奇了。事实上，来自从连接线缆到笔记本电脑等许多领域的一百多家供应商参加了于2015年7月举行的第一届USB Type-C互连互通性测试，以对其产品和原型的互操作性进行了测试。

　　尽管目前业界已与USB打了几十年的交道，但实现Type-C连接仍然带来了诸多新的挑战。例如，当以10Gbit/s的数据速率运行时，数据线上的电压摆幅是低于0.5V的。设计者需要在连接接收端的物理层（PHY）里实现均衡器，来获取输入信号，这时，该信号眼图中的"眼睛"基本是闭合的，而需要实施必要的均衡以使信号眼图中的"眼睛"张开，同时，显示信号代表的是逻辑0或者逻辑1。

　　在实现Type-C连接时仍有许多其他挑战，尤其是在USB3.1规范以10Gbit/s的全数据速率工作时最甚。

　　USB Type-C 介绍：

　　1、超薄

　　更薄的机身需要更薄的端口，这也是USB-C横空出世的原因之一。USB-C端口长0.83厘米、宽0.26厘米。老式USB端口长1.4厘米、宽0.65厘米已经显得过时。这也意味着USB-C数据线的末端将是标准USB-A型数据线插头尺寸的三分之一。

　　2、无正反

　　像苹果的Lightning接口一样，USB-C端口正面和反面是相同的。也就是说无论你怎么插入这一端口都是正确的。用户不必担心传统USB端口所带来的正反问题。

　　3、快速

　　理论上，USB-C端口的最高传输速率为每秒10Gb。但是苹果表示新款MacBook的USB-C端口最高传输速率为5Gbps。最大输出电压为20伏，可以加快充电时间。 而USB-A型，到目前为止极限传输速率为5Gbps，输出电压为5伏。

　　4、多面手

　　新MacBook的USB-C型端口能够传输数据、进行充电也可以作为视频输出端口链接外部显示设备。唯一的疑问是苹果如何满足想要同时做这三件事的用户。

　　5、双向

　　USB Type-C 不像老款USB端口，功率只能单向传输，USB-C型端口的功率传输是双向的，这意味着它可以拥有两种发送功率方式。所以，用户不仅可以用笔记本为移动设备充电，也可以利用其它设备或移动电源为笔记本充电。

　　6、后向兼容

　　USB-C可以与老的USB标准兼容，但用户需要额外购买适配器才能完成兼容。苹果公司表示不仅苹果官方会出售适配器，第三方公司也可以授权生产。

　　开发USB Type-C还需要注意哪些问题？

　　重新考虑PHY

　　例如，连接器的可正反插接特性需要在实现中对物理层进行重构。当以USB2.0数据速率运行时，设计者可通过使用一对电阻去短接进入物理层的两条数据通路，从而去明示连接器以何种方式被插接。在较低的USB2.0数据速率上，物理层拥有足够的性能裕量来处理短接数据通路所引发的反射。

　　对于USB3.0和USB3.1数据速率而言，设计者需要实现两条数据通路，以处理更高的速率。通过一个方向上的连接器，系统连接到一条数据通路上，同时在另一个方向上，系统连接到另一条数据通路上。双数据通路是必要的，因为以5Gbit/s和10Gbit/s数据速率传输时，通过短接数据通路来明确方向，将会引发太多的信号反射，从而使数据分解。

　　设计者需要决定如何解决这个问题。一种解决方案是使用两个物理层，每个方向有一个物理层。双物理层解决方案的缺点是会占用20%到25%的额外面积，来实现两条超高速（SuperSpeed）数据通路和两条高速（Hi-Speed）数据通路，而且需要两组锁相环电路（PLL）及两组电源、接地和数据引脚。最终结果是一个系统拥有的高速（High-Speed）数据通路比其实际需求多出一条。

　　一种更高效的实现方法，是使用一个已经针对USB Type-C规范优化过的物理层，其拥有两条超高速（SuperSpeed）数据通路、一条高速（Hi-Speed）数据通路、一组锁相环电路以及一组电源、接地和数据引脚。

　　设计者选择何种实现方法取决于他们的最终应用。成本敏感类市场将选择节省面积和芯片，可通过省去一条额外的Hi-Speed数据通路以及减少高达40%的引脚数量来实现。

　　USB Type-C信令

实现USB Type-C的第二项挑战是24引脚连接器所要求的信号复杂性。USB Type-C规范明确了配置通道（CC）信号和功率输出（PD）信号以定义各项参数，例如