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为什么USB Type C电缆正反插都可以?它是怎么做到的?

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为什么USB Type C电缆正反插都可

发布日期:2019-05-18 00:00 来源:http://www.zdtconn.com 点击:

为什么USB Type C电缆正反插都可以?它是怎么做到的?

也许你和我一样有过这种经历:在黑暗的电影院里,在关了灯的卧室中,看着逐渐消失的手机电量却怎么都插不进去USB充电线。USB的接口曾经和所有经典的计算机接口一样,设计了防呆结构,只能朝一个方向插进去,插反了是进不去的。这种设计太棒了,你也许想象不到,因为没有这种结构,多少个BIOS的SPI Flash芯片在马大哈的操作下冒出一股青烟而报废。计算机接口的这种设计有效的保证了系统不会被一次偶然的失误所破坏,大家对此习以为常,尽管麻烦,但觉得是理所当然的。

Apple的Lightening接口给大家展示了另外一种可能,随便正反插,让大家从此不用再插电缆的时候总要仔细辨别方向了。所谓由俭入奢易,由奢入俭难,被Lightening惯坏的用户向USB组织发出了灵魂的拷问:为什么我们就不能这么方便呢?USB Type C接口有次应运而生。今天我们就来看看Type C是怎么做到正反插都可以的。

什么是Type C

一些基础的Type C知识可以阅读这篇文章:

USB Type C和USB 3.1/3.0有什么区别?也许是最详细的Type C介绍

Type C是相对 Type A和Type B来说的:

它的形状更扁平,方便把设备做的更薄。注意Type C并没有绑定到USB 3.0/3.1,理论上来说Type C也可以应用到USB 2.0甚至1.1中,它不关心在其上传递的是那种协议。在这点上,Type C只是更方便的一种新的USB接口罢了。除此之外,它还提供Type A/B之外更多新的特性,如PD等。

为什么可以正反插

Type C在设计之初就考虑了这个问题,它的设计宗旨之一是180度翻转对称。首先外形是这样:

关键是USB Type C的pin脚(引脚)设计的十分有艺术性,为了看的更清楚,我把wikipedia[1]的图搬过来。母头(插座),也就是设备端是这样:

出自wikipedia, 参考资料1

180度旋转对称的,24根pin。比较有趣的是传输数据的两对TX1/RX1和TX2/RX2,如果你仔细观察,会发现如果180度翻转接口,TX1/TX2,RX1/RX2刚好对调过来:

设计的十分巧妙,不得不佩服。注意这里并不是靠傻傻的在正反两面都弄上一样的接口,靠冗余来提供这个特性,TX1/TX2,RX1/RX2都可以正常使用。在USB 3.1中,其中一对传输,一对充电;USB 3.2 都可以传输,十分简单高效。

还有个小细节,其中代表USB 2.0/1.0的D+,D-线实际上是重复了:

最后要解决的问题是既然随便翻转,谁是TX1/RX1,谁是TX2/RX2还是要确定一下。这个由host端把某个黄色的CC连在Vconn上来判断出来。

公头(插头),也就是线缆端是这样:

出自wikipedia, 参考资料1

注意它并不需要旋转对称,因为插座已经对称了,它就需要标明谁朝上,注意其中的一个CC变成了Vconn,通过这种办法来确定方向。于此同时D+/D-也只有一对就够了。只有22个pin。

结论

通过这番讲解,大家应该明白,Type C并不是方向无关,而是正反插都可以工作,这还是有区别的。通过180度旋转对称的结构,巧妙的设计让它能够这么灵活方便的满足我们的需求。另外过去我们讲究防呆设计,尽量简化接口,让用户插不反就行了,所以设计出USB 2.0等接口,在用的时候也没有觉得有什么设计问题,就是很不方便。Apple的iPhone接口第一次让大家体会到正反插都可以,从此再也回不去那种需要仔细辨别方向的日子了。需求提高了的用户开始觉得USB不方便了,从而推动了Type C正反都可以插的设计出现,不得不说,Apple的大胆创新,推动科技进步!也许不远的将来,HDMI、DP等等接口也可以变得这么方便!

Type C远远谈不上完美,它打包了太多的东西,如快速充电PD、雷电接口等等,这让它的兼容性成了很大的问题:

甚至在9012年的今天,各种电缆的兼容性让如何购买成为一团乱麻,关于它,我们会在下一篇文章中详述。

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