USB Type-C不僅比其前代產(chǎn)品更快，能夠提供更多功率，還對這種無處不在的連接標準做出了一些明顯的改變。首先，有一個新的可逆連接器，它沒有鍵入，因此可以插入端口。其次，USB Type-C將看到電纜兩端使用的相同連接器。

　　對于使用USB Type-C的用戶，這意味著更大的便利性和靈活性。但對于我們這些參與構建將采用這種新標準的設備的人來說，它增加了一定程度的復雜性：我們用來連接設備的電纜和它們插入的端口不再僅僅是愚蠢的機電連接。相反，我們需要建立一定程度的智能來促進新功能。

　　在本文中，我們將解釋您需要了解的有關USB Type-C的所有信息：新功能，新功能，工作原理以及支持它的半導體套件。要完全理解它，我們首先要看看USB的前幾次迭代以及Type-C如何在這些迭代上構建。因此，請回到20世紀90年代中期，我們開始了解USB及其速度，電纜和連接器的發(fā)展歷程。

　　要完全理解它，我們首先要看看USB的前幾次迭代以及Type-C如何在這些迭代上構建。因此，請回到20世紀90年代中期，我們開始了解USB及其速度，電纜和連接器的發(fā)展歷程。

　　回顧：USB的歷史

　　通用串行總線為USB提供了全名，已有近20年的歷史，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)在各種電子設備中，從我們的電腦到汽車。雖然有一個USB版本1.0，但它是1.1，大規(guī)模采用計算機設備連接。USB 1.x提供低速（1.5Mbps）和全速（12Mbps）數(shù)據(jù)速率，用于從鍵盤，鼠標和操縱桿等輸入設備到外部驅動器，掃描儀和打印機的所有設備。USB 1.x電纜在主機端具有公認的A型連接器，而B型插頭連接到外圍設備。具有不同插頭的原因是為了確保僅能夠從主機向設備饋送電力，從而防止如果兩臺計算機彼此直接連接可能發(fā)生的電損壞。

　　USB 2.0于2000年問世，帶來了顯著的速度提升，提供480Mbps的數(shù)據(jù)速率，以滿足更高速設備的需求。我們還看到了一系列新的連接器，主要是由于當時上市的設備尺寸縮小，例如數(shù)碼相機和手機。Mini-B插頭之后是更小的Micro-A和Micro-B連接器，這使得USB可以內置到更新的智能手機和平板電腦中，因為它們越來越薄。值得注意的是，較新的Mini和Micro連接器支持USB On-The-Go（OTG），帶有Mini和Micro-AB插座。OTG使某些USB設備可用作主機和外圍設備。一個例子是智能手機，它可以作為計算機的外部存儲設備，但也可以播放主機從另一個存儲設備中提取數(shù)據(jù)，

　　由于其5Gbps的數(shù)據(jù)速率，2008年推出了稱為SuperSpeed（或SS）的USB 3.0。由于USB 3.0規(guī)范包含在USB 3.1（2013）中，SuperSpeed / 5Gbps現(xiàn)在通常被稱為USB 3.1 Gen 1. USB 3.1標準還引入了10Gbps速度，當時作為SuperSpeed +或USB 3.1 Gen 2銷售。隨著增強的速度，USB 3看到了另一個新連接器的出現(xiàn)：Micro-B SuperSpeed。由于各種插座和插頭排列，它仍然向后兼容USB 1和USB 2的低速。

　　圖1. USB的時間線，直到2014年推出USB Type-C。

　?。ㄓ蒘lideShare撰稿人Rainny Tu提供）

　　除了速度的顯著提高之外，USB標準的每次迭代都提高了它可以提供的功率。USB最初從主機（或另一個所謂的“上游”設備）向連接的“下游”設備提供標稱5V的總線功率（VBUS）。低功耗下游器件的額定電流為100mA（0.5W），大功率器件的功率為2.5W。SuperSpeed器件的額定功率為0.75W（低功耗）和4.5W（高功率）。USB還可用于為電池充電，通過充電器提供高達25W的功率，帶有專用充電端口（DCP）的主機設備或充電下游端口（CDP），后者還提供數(shù)據(jù)信號。USB電源的下一個發(fā)展是2012年USB供電（PD）規(guī)范。這使兼容的下游設備能夠從兼容的主機設備請求更高的電源電壓和電流。

　　USB Type-C與其前代產(chǎn)品有何不同

　　由于USB已經(jīng)存在了這么長時間，那些開發(fā)USB Type-C的人在接受以前所有規(guī)格的遺產(chǎn)時面臨著巨大的挑戰(zhàn)。USB Type-C的最終規(guī)格出現(xiàn)在USB 3.1之后僅一年，但是有很多變化，尤其是新的可逆插頭。就像Apple目前在iPhone和iPad中使用的Lightning連接器一樣，您不必考慮插入USB Type-C插頭的方式，這使得它比它的前輩更方便。但是，為了實現(xiàn)這一點，系統(tǒng)需要額外的智能水平才能正確地路由電源和數(shù)據(jù)信號。與Lightning不同，USB Type-C不需要將這種智能內置到電纜本身。相反，它允許有源和無源電纜。

　　USB Type-C看到連接器引腳數(shù)量大幅增加。類似尺寸的Micro-USB插頭僅包含五個引腳，USB Type-C擁有24個。這使其能夠以任何方式插入，并為未來的性能增強和新功能提供擴展空間。

　　USB Type-C中的新操作模式（例如備用模式和附件模式）構成了USB定義的新創(chuàng)新方法。

　　此外，在電纜兩端使用相同的連接器意味著USB Type-C必須能夠正確識別主機和外圍設備，以確保整個總線按預期工作。由于需要支持可以執(zhí)行任一角色的設備，因此這很復雜。

　　圖2.如何在USB Type-C連接器中分配引腳的圖表

021yin.com提供）

　　USB Type-C還可以看到總線可以提供的功率水平的階躍變化。在SuperSpeed最大功率為4.5W的情況下，Type-C可以通過VBUS連接高達15W（通過1.5A的電流和5V的3A）。USB Type-C支持Power Delivery 2.0規(guī)范，可以使用電子標記的有源Type-C電纜，也可以通過Biphase Mark Code（BMC）編碼配置線。通過未使用的CC引腳（CC1或CC2）還有一個額外的電源為外部設備，有源電纜或帶電子標記的電纜供電。

　　使USB Type-C工作

　　USB Type-C需要大量電路選項才能支持其無數(shù)的功能模型。下面示出了一個這樣的示例，其中設備通過全功能電纜連接到主機。通過CC線確定的電纜的端到端方向，您需要在兩端的端口中支持邏輯，以識別它是否被翻轉或未折疊，以及電纜是直的還是扭曲的。因此，有四種潛在的數(shù)據(jù)路徑：

　　直接未折疊：將TX1和RX1托管到器件TX1，將RX1托管到CC1到CC1

　　Twisted unflipped：將TX1和RX1托管到設備TX2，將RX2托管到CC1到CC2

　　直接翻轉：將TX2和RX2主機連接到設備TX2，將RX2主機連接到CC2到CC2

　　扭曲翻轉：將TX2和RX2主機連接到器件TX1，將RX1主機連接到CC2到CC1

　　圖3.使用全功能電纜的USB Type-C實現(xiàn)的功能模型。CC線確定方向。（禮貌USB實施者論壇2015）

　　當連接引線時，選定的信號驅動器，接收器和開關/多路復用器將開始運行，但是對于完整的USB Type-C實現(xiàn)，您需要所有這些都存在。令人高興的是，您仍然可以使用最初為USB Type-C中的USB 3.1創(chuàng)建的許多多路復用器，接收器和驅動程序。請注意，您可能會在主機端口和設備端口中看到更多電路，例如驅動顯示器所需的電路。

　　Diodes Incorporated最近收購了Pericom半導體公司，現(xiàn)在提供廣泛的元件和集成電路選擇，使您能夠通過USB Type-C連接器連接計算機，移動設備和其他設備。Diodes在超高速（10Gbps +）信號切換和調節(jié)方面的開創(chuàng)性工作為創(chuàng)建USB 3.1 Gen 1和USB 3.1 Gen 2兼容設備奠定了基礎。

　　下面，我們將簡要介紹三種用例，如圖所示。

　　筆記本電腦，平板電腦和PC

　　在此示例中，位于USB Type-C連接器和主機設備的I / O集線器之間的是Type-C縱橫開關（PI3USB31532），可通過USB類型切換USB 3.1 Gen 1，Gen 2和DisplayPort 1.2和1.3 -C連接器。在USB端，然后將其鏈接到PI3EQX1002B ReDriver，它可以優(yōu)化各種物理介質的性能，這要歸功于它能夠減少符號間干擾。

　　二極管組件為主機和設備提供各種充電和控制解決方案，包括過溫和過壓保護以及通過C型插頭高達100W的充電能力。

　　在本例中，請注意PI5USB2546A主機側充電控制器及其內置高速數(shù)據(jù)線（D +和D-）。這有助于睡眠模式充電，并使您可以通過鍵盤或鼠標喚醒設備。對于設備方面，有一個PI3USB9281C，可以對不同類型的充電器或OTG附件進行外部檢測。該部分包括過流和過壓保護。

　　圖4. USB Type-C的筆記本電腦，平板電腦或PC實現(xiàn)示例。

　　手機

　　在智能手機中，我們使用PI5USB30213A交換機將Type-C端口與主芯片組連接起來。該組件使設備能夠用作主機，外設和雙角色模式。根據(jù)CC引腳上檢測到的電壓，配置是自動的。

　　圖5.智能手機中USB Type-C的實現(xiàn)。

　　對接站

　　最后一個示例是通用擴展塢，通過單個USB Type-C引線連接到上游主機。它帶有USB 3和DisplayPort信號，以及主機電源。在底座的USB側，有一個 PI3USB31532 Type-C縱橫開關，PI3EQX1002B ReDriver和一個USB 3集線器。為了使擴展塢能夠通過VBUS為主機供電，還有一個電源開關。

　　圖6. USB Type-C通用擴展塢，也為主機設備供電。

　　結論

　　隨著Type-C的曙光，USB無處不在的計算連接標準獲得了新生。憑借其較小的可逆連接器，高數(shù)據(jù)速率和總線功率，Type-C的創(chuàng)造者將希望它能夠顯著延長USB已經(jīng)很長的20年壽命。但是，與多年來逐步發(fā)展的任何技術標準一樣，在向后兼容性方面存在許多挑戰(zhàn)。通過將智能結合到物理端口并包括使用有源電纜，USB Type-C克服了這些障礙。

　　但是為了處理各種主機和外圍設備功能，那些構建USB Type-C的實現(xiàn)仍然需要高性能和低成本的集成電路（IC）和其他組件，例如Diodes的Pericom產(chǎn)品提供的那些組件。

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