USB Type-C 接口规范详解

USB Type-C 是目前电脑和手机均开始普及的接口，作为一种传输标准，USB接口一直以来都是我们使用个人电脑时的主要数据传输方式，从袖珍便携的U盘，到容量惊人的移动硬盘，依靠的正是这种标准化的传输方式，统一的接口，统一的传输协议，是除去互联网外，人们彼此之间交换数据和资料的主要方式，可以说，USB接口正是奠定今日个人电脑带来高效生活的奠基石之一——从最初的USB Type A，到今天的USB Type C，传输标准经过了一代又一代的变化，即使同样是Type C接口，彼此之间也存在着巨大的差异，我们今天聊的USB Type-C 由双向各12根线组成，其中母口是标准的上下各12根，公口是一侧12根，一侧10根（缺少中间两根），今天我们一起详解下接口规范.

USB Type-C规范1.0由USB开发者论坛（USB-IF）发布，并于2014年8月完成，与USB 3.1规格大致相同，但现实USB-C的设备不一定支持USB 3.1或Power Delivery。自从2014年USB-C规范发布后，许多新款的Android移动设备、笔记本电脑、台式机甚至是游戏机等3C设备开始使用这种通信端口，针对端口的定义如下：

这24根线中，包括4根地线、8根差分数据线（组成了全双工双通道，默认单向带宽1GB/s）、4根 USB 2.0 数据线（母口部分是4根，其实就是2组2根，互为拷贝，公口部分是只有2根）、4根充电线、2根功能配置线和2根功能线。功能配置线用于设备和设备，设备和线材（对于带芯片或者主动式线材）进行协议交流，功能线可以被拓展成其他功能，具体可以参考历史文章：USB Type C数据线接线方式、工作原理

USB Type-C 线有很多工作模式，以下表说明了各种模式下，哪些线被投入使用（地线和功能配置线属于默认使用的，这里省略了，欢迎补充和修正）,下文中 USB 3.1 Gen 1 用 USB 3.0 来表示，而 USB 3.1 特指 USB 3.1 Gen 2：

☞USB 2.0：很多手机就采用的是USB 2.0+PD/QC 的模式，USB 2.0、充电线，具体可以参照：Type-C规范解读【中文版】

☞USB 3.0/3.1：USB 2.0、充电线，差分数据线（只用了一个通道的4根线）。不少高端手机已经采用的是USB 3.0+PD/QC 模式了，采用 USB 3.1+PD/QC模式的还没见到；

☞USB 3.2：功能线、USB 2.0、充电线，差分数据线（用了两个通道）；

☞Alternate Mode：

(1)、DisplayPort Alternate Mode：USB 2.0（可选）、充电线、功能线、差分数据线。DisplayPort 在高分辨率的情况下也是需要双通道甚至四通道的，但是由于DP是单向传输的，因此实际仅需要1～2个通道就行了，如果用了一个通道，那另一个通道可以留给 USB 3.0 使用；

(2)、Thunderbolt：USB 2.0（可选）、充电线、功能线、差分数据线。Thunderbolt 3 芯片的厉害之处在于它可以把 Thunderbolt 3 接口按照设备实际情况动态切换成其他模式使用，在双方都是 Thunderbolt 3 的时候，主控芯片通过数据包的方式将PCI-E x4、DP（老版本1.2，新版本1.4）以及其他信号整合，使用自己的协议通过差分信号线传输数据，此外还实现了一个万兆网络。Thunderbolt 3 要求差分数据线“超频”至2GB/s（这样双通道就是4GB/s了），这也就是其为什么要用专用数据线的根本原因（需要主动E-Mark芯片来稳定信号），普通的 Type-C 线在部分情况下可能也可以使用，但会让其掉速至单向2GB/s，就是因为没法“超频”了；

(3)、VirtualLink：VirtualLink 和 DP Alternate Mode 没什么本质区别，但是把中间的 USB 2.0 的线人为改成了 USB 3.1 的通信线，这使得数据线在需要使用 USB 3.1 的时候不能再是单侧缺2根了；

(4)、音频输出：功能线、USB 2.0，此时 USB 2.0 的线不在作为 USB 2.0 使用，而是变成了左右模拟声道。

☞5、USB 4：基于 Thunderbolt 3 的 USB 终极形态，本质是 Thunderbolt 3 的开放版本；

☞6、设想的最终形态：如果差分信号线+USB 2.0（对于线材也是要求不能单侧缺失的话）+功能线+功能配置线（当配置信息落实之后，转为数据传输线），可以组成最高四通道传输方式，而且此时还有充电线可以提供最大100w功率，如果再按照 Thunderbolt 3 的方式升级芯片，就可以实现全双工单向8GB/s（双向16GB/s）+100W PD充电。估计这也就是配合 PCI-E 4.0 x4 的 Thunderbolt 4 的实现方式(日前收到PCI-E发布5.0版本，我们有英文原版，需要留言可以发送参考，中文版本翻译中），也是 Type-C 可以达到的最大极限；

☞7、设想的做梦形态：终极形态基础上再超到4GB/s模式，并且充电线开启单条3A模式。此时四通道单向16GB/s（双向32GB/s）+240w终极方案达成，配合 PCI-E 5.0 x4 完美，当然线材成本上天，自己看着办咯.