USB Type C技術(shù)和方案全面解讀

　　一條USB數(shù)據(jù)線無非就是一條線加兩個(gè)頭，這看似簡單，但卻沒有想象中的簡單，小小的數(shù)據(jù)線，隱藏著許多你可能不知道的知識，而USB Type-C的橫空問世更是說明了不能小瞧它。

　　正反向可接插的USB　Type-C連接器可減少插接USB設(shè)備時(shí)的麻煩，USB Type-C也對如下技術(shù)提供支持：數(shù)據(jù)速率高達(dá)10Gbit/s的USB3.1規(guī)范、高達(dá)100W的功率輸出、音頻多路復(fù)用，以及可處理諸如與DisplayPort或MHL等視頻信號的切換模式。

　　因此，數(shù)以百計(jì)的供應(yīng)商正在推出支持USB Type-C的產(chǎn)品就不足為奇了。事實(shí)上，來自從連接線纜到筆記本電腦等許多領(lǐng)域的一百多家供應(yīng)商參加了于2015年7月舉行的第一屆USB Type-C互連互通性測試，以對其產(chǎn)品和原型的互操作性進(jìn)行了測試。

　　盡管目前業(yè)界已與USB打了幾十年的交道，但實(shí)現(xiàn)Type-C連接仍然帶來了諸多新的挑戰(zhàn)。例如，當(dāng)以10Gbit/s的數(shù)據(jù)速率運(yùn)行時(shí)，數(shù)據(jù)線上的電壓擺幅是低于0.5V的。設(shè)計(jì)者需要在連接接收端的物理層（PHY）里實(shí)現(xiàn)均衡器，來獲取輸入信號，這時(shí)，該信號眼圖中的“眼睛”基本是閉合的，而需要實(shí)施必要的均衡以使信號眼圖中的“眼睛”張開，同時(shí)，顯示信號代表的是邏輯0或者邏輯1。

　　在實(shí)現(xiàn)Type-C連接時(shí)仍有許多其他挑戰(zhàn)，尤其是在USB3.1規(guī)范以10Gbit/s的全數(shù)據(jù)速率工作時(shí)最甚。

　　USB Type-C?介紹：

　　1、超薄

　　更薄的機(jī)身需要更薄的端口，這也是USB-C橫空出世的原因之一。USB-C端口長0.83厘米、寬0.26厘米。老式USB端口長1.4厘米、寬0.65厘米已經(jīng)顯得過時(shí)。這也意味著USB-C數(shù)據(jù)線的末端將是標(biāo)準(zhǔn)USB-A型數(shù)據(jù)線插頭尺寸的三分之一。

　　2、無正反

　　像蘋果的Lightning接口一樣，USB-C端口正面和反面是相同的。也就是說無論你怎么插入這一端口都是正確的。用戶不必?fù)?dān)心傳統(tǒng)USB端口所帶來的正反問題。

　　3、快速

　　理論上，USB-C端口的最高傳輸速率為每秒10Gb。但是蘋果表示新款MacBook的USB-C端口最高傳輸速率為5Gbps。最大輸出電壓為20伏，可以加快充電時(shí)間。 而USB-A型，到目前為止極限傳輸速率為5Gbps，輸出電壓為5伏。

　　4、多面手

　　新MacBook的USB-C型端口能夠傳輸數(shù)據(jù)、進(jìn)行充電也可以作為視頻輸出端口鏈接外部顯示設(shè)備。唯一的疑問是蘋果如何滿足想要同時(shí)做這三件事的用戶。

　　5、雙向

　　USB Type-C 不像老款USB端口，功率只能單向傳輸，USB-C型端口的功率傳輸是雙向的，這意味著它可以擁有兩種發(fā)送功率方式。所以，用戶不僅可以用筆記本為移動設(shè)備充電，也可以利用其它設(shè)備或移動電源為筆記本充電。

　　6、后向兼容

　　USB-C可以與老的USB標(biāo)準(zhǔn)兼容，但用戶需要額外購買適配器才能完成兼容。蘋果公司表示不僅蘋果官方會出售適配器，第三方公司也可以授權(quán)生產(chǎn)。

　　開發(fā)USB Type-C還需要注意哪些問題？

　　重新考慮PHY

　　例如，連接器的可正反插接特性需要在實(shí)現(xiàn)中對物理層進(jìn)行重構(gòu)。當(dāng)以USB2.0數(shù)據(jù)速率運(yùn)行時(shí)，設(shè)計(jì)者可通過使用一對電阻去短接進(jìn)入物理層的兩條數(shù)據(jù)通路，從而去明示連接器以何種方式被插接。在較低的USB2.0數(shù)據(jù)速率上，物理層擁有足夠的性能裕量來處理短接數(shù)據(jù)通路所引發(fā)的反射。

　　對于USB3.0和USB3.1數(shù)據(jù)速率而言，設(shè)計(jì)者需要實(shí)現(xiàn)兩條數(shù)據(jù)通路，以處理更高的速率。通過一個(gè)方向上的連接器，系統(tǒng)連接到一條數(shù)據(jù)通路上，同時(shí)在另一個(gè)方向上，系統(tǒng)連接到另一條數(shù)據(jù)通路上。雙數(shù)據(jù)通路是必要的，因?yàn)橐?Gbit/s和10Gbit/s數(shù)據(jù)速率傳輸時(shí)，通過短接數(shù)據(jù)通路來明確方向，將會引發(fā)太多的信號反射，從而使數(shù)據(jù)分解。

　　設(shè)計(jì)者需要決定如何解決這個(gè)問題。一種解決方案是使用兩個(gè)物理層，每個(gè)方向有一個(gè)物理層。雙物理層解決方案的缺點(diǎn)是會占用20%到25%的額外面積，來實(shí)現(xiàn)兩條超高速（SuperSpeed）數(shù)據(jù)通路和兩條高速（Hi-Speed）數(shù)據(jù)通路，而且需要兩組鎖相環(huán)電路（PLL）及兩組電源、接地和數(shù)據(jù)引腳。最終結(jié)果是一個(gè)系統(tǒng)擁有的高速（High-Speed）數(shù)據(jù)通路比其實(shí)際需求多出一條。

　　一種更高效的實(shí)現(xiàn)方法，是使用一個(gè)已經(jīng)針對USB Type-C規(guī)范優(yōu)化過的物理層，其擁有兩條超高速（SuperSpeed）數(shù)據(jù)通路、一條高速（Hi-Speed）數(shù)據(jù)通路、一組鎖相環(huán)電路以及一組電源、接地和數(shù)據(jù)引腳。

　　設(shè)計(jì)者選擇何種實(shí)現(xiàn)方法取決于他們的最終應(yīng)用。成本敏感類市場將選擇節(jié)省面積和芯片，可通過省去一條額外的Hi-Speed數(shù)據(jù)通路以及減少高達(dá)40%的引腳數(shù)量來實(shí)現(xiàn)。