過(guò)去一段時(shí)間曾不少朋友建議我們新的板卡都換成USB Type-C（簡(jiǎn)稱USB-C）的，我個(gè)人也相信USB-C會(huì)很快替代掉原來(lái)的MiniUSB和MicroUSB作為一種最通用的連接器 - 用于通信和供電，因?yàn)樗赡嫘浴?00W的功率、20 Gbps的數(shù)據(jù)傳輸。只是覺(jué)得每個(gè)人手中的MicroUSB的連接線太多了，再多一根USB-C的線有點(diǎn)不環(huán)保，所以就還是采用了MicroUSB連接器。

趨勢(shì)還是要尊重的，總有一天要換，那就從現(xiàn)在開(kāi)始的新的板卡設(shè)計(jì)都用USB-C的吧，切換到C上就要了解一下C究竟跟原來(lái)的Mini和Micro有什么區(qū)別，于是蘇老師利用周末的時(shí)間閱讀了一篇（分3個(gè)部分）關(guān)于USB-C的科普文章，雖然是2016-2017年的文章，讀起來(lái)覺(jué)得很通俗易懂，就把它的主要內(nèi)容也在這里分享一下了。

以下是該文章的主要信息：

文章先回顧了幾個(gè)容易與C相混淆的概念：

USB 3.1

USB SuperSpeed和SuperSpeedPlus

USB Type-C

USB Power Delivery 2.0

USB 3.1

USB 3.1是USB實(shí)施者論壇發(fā)布的規(guī)范，是下一代USB設(shè)備和電纜的總體標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)部包含了連接到最新USB主機(jī)和設(shè)備所需要知道的一切。有興趣的同學(xué)可以從USB-IF網(wǎng)站上（http://www.usb.org/developers/docs/）下載該規(guī)范，文檔是zip格式的文件，包括以下：

USB 3.1版本1.0

USB Type-C Rev 1.2或更高版本

USB Power Delivery Rev 2.0或更高版本

USB端口控制器1.0版或更高版本

USB SuperSpeedPlus

USB SuperSpeedPlus是指最新的USB數(shù)據(jù)總線，運(yùn)行速度達(dá)10Gbps /通道。SuperSpeedPlus特別強(qiáng)調(diào)了SuperSpeed（不是Plus）之外的新的特性。USB 3.1使用“ Enhanced SuperSpeed”作為通用術(shù)語(yǔ)來(lái)指代兩者的共同功能。SuperSpeed也被稱為USB 3.1 Gen1，主要指物理層。

下圖中你看到的藍(lán)色Type-A插頭增加了五根線以支持新的USB 3.1總線。發(fā)送和接收都分別有一對(duì)差分對(duì)，支持全雙工以及額外的地。

USB Type-C

USB Type-C是連接器本身。該名稱來(lái)自Type-A（主機(jī)端）和各種形式的Type-B（設(shè)備端）的USB 2.0連接器，包括標(biāo)準(zhǔn)B，mini-B和micro-B。使用USB Type-C，無(wú)法根據(jù)物理連接器區(qū)分電源和數(shù)據(jù)的角色。設(shè)備和主機(jī)（源和接收器）都將具有USB-C插座，USB-C電纜的兩端都有相同的插頭，是對(duì)稱的。

該規(guī)范包括機(jī)械、電氣以及有關(guān)如何使用它的一些功能細(xì)節(jié)。其中一些功能包括信令數(shù)據(jù)和電源角色、可用電源以及設(shè)備是否為附件。USB端口控制器規(guī)范為直接連接到端口的IC提供了通用接口。本規(guī)范的目的是簡(jiǎn)化軟件開(kāi)發(fā)。

USB Power Delivery（USB供電）

USB Power Delivery是大多數(shù)革命性功能所在的地方。“ Power Delivery”有點(diǎn)用詞不當(dāng)，因?yàn)樗淖饔眠€不止如此，該規(guī)范描述了如何交換數(shù)據(jù)角色、交換電源角色、將Vbus移動(dòng)到不同的電壓，以及如何將USB-C連接器上的引腳用于DisplayPort等其它目的。這樣一來(lái)，您就可以將筆記本電腦插入顯示器，以在為幻燈片充電和運(yùn)行完整的USB 2.0集線器時(shí)呈現(xiàn)幻燈片，所有操作都只需一根電纜。

我們重點(diǎn)來(lái)看看連接器

USB Type-C接口比micro-B接口稍大。它在徑向?qū)ΨQ的引腳排列中有24個(gè)引腳，使其方向可逆。與先前版本的USB連接器不同，插頭中沒(méi)有物理區(qū)別，具體取決于端口或插頭支持的功能。USB-C可以完成所有工作。

Type-C規(guī)范是USB3.1規(guī)范的一部分，如第1部分所述。您可以從usb.org下載完整的USB3.1規(guī)范。遵循USB Type-C文件夾中的USB Type-C規(guī)范版本1.2。

引腳排列

看下面的圖，顯而易見(jiàn)是圍繞著中心是對(duì)稱的。

下面的表中是USB-C插座的管腳定義：

VBUS-為負(fù)載供電

DP（D+）/DM（D-）- USB2.0通信，支持480Mbps的高速USB

SSTX1/2，SSRX1/2-超高速傳輸、差分對(duì)，在電纜中通常用雙絞線

CC-用于配置連接和發(fā)送Power Delivery消息的配置通道

VCONN-為有源電纜和附件供電的連接器電源

SBU-邊帶使用，基本上是備用模式下使用的備用電線

要注意的地方：

線纜中SuperSpeed Tx和Rx線的互換。SBU導(dǎo)線也是如此。這意味著一側(cè)的SSTX1連接到另一側(cè)的SSRX1。同樣，SBU1在另一側(cè)連接到SBU2。您無(wú)法使用多路復(fù)用器解決此問(wèn)題。

差分對(duì)具有90歐姆的差分阻抗。如果您使用替代模式，請(qǐng)確保其可以處理90歐姆+/- 5歐姆

電纜可以進(jìn)行電子標(biāo)記。這意味著其中一個(gè)插頭內(nèi)部有一個(gè)微控制器，連接到CC線，它負(fù)責(zé)報(bào)告電纜的功能。“所有USB全功能Type-C電纜均應(yīng)進(jìn)行電子標(biāo)記。” 僅支持USB2.0的電纜不需要標(biāo)記。

要注意掛在VBUS上的器件斷電，使用USB Power Delivery 2.0，VBUS可以高達(dá)20V，確保這不會(huì)違反電路中的額定電壓。

也要小心從VCONN供電。您可能沒(méi)有。或者，您可能必須提供它。

MUXS

USB-C的一大優(yōu)勢(shì)就是支持支持線纜的正反插，看下圖：

通過(guò)使用CC線來(lái)確定電纜的連接方式。該導(dǎo)線始終位于插頭上的同一位置，并且只能連接到插座中的兩個(gè)引腳之一。插頭中CC對(duì)面的位置是VCONN。這就是為什么插頭具有CC和VCONN，而插座具有CC1和CC2的原因。

配置通道用于確定插頭方向、通信設(shè)備角色、電源功能以及發(fā)送Power Delivery消息，在電路上通過(guò)上拉電阻（Rp）和下拉（Rd）電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)。

USB-C的電流

即使不支持USB Power Delivery，也可以通過(guò)USB連接器獲得高達(dá)15W的功率。VBUS仍被限制為5伏，但電流可能高達(dá)3安培，這是通過(guò)CC線上電壓的模擬信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本質(zhì)上，信號(hào)源會(huì)更改Rp上拉電阻的值，以將CC線的電壓設(shè)置在特定范圍內(nèi)。

在USB-C上使用USB2.0設(shè)計(jì)

通過(guò)現(xiàn)有USB2.0設(shè)計(jì)支持Type-C既簡(jiǎn)單又便宜（連接器除外）。基本上，您將DP引腳連接在一起，將DM引腳連接在一起，然后在每個(gè)CC引腳上添加一個(gè)下拉電阻。這款新的Type-C設(shè)備將識(shí)別為數(shù)據(jù)和電源，使用默認(rèn)的USB2.0電源500 mA，并且可以在插頭的任何一個(gè)方向上工作。

USB-C連接器的選用

市場(chǎng)上有很多種USB-C連接器，大同小異，以下是選用連接器需要考慮的一些要點(diǎn)：

USB2.0 vs USB3.0 vs USB3.1- 通常，Type-C連接器為最大額定傳輸速率而設(shè)計(jì)。USB3.1在DP/DM引腳上最高支持10Gbps、USB3.0可以達(dá)到5Gbps、USB2.0可以達(dá)到480 Mbps。因此USB2.0可能不需要非常好的屏蔽。

直角與垂直安裝

雙SMT或混合-某些連接器具有兩行、每行12個(gè)SMT焊盤。混合連接器具有外排SMT焊盤和內(nèi)排通孔銷。注意，通孔引腳通常設(shè)計(jì)用于0.6-1.0 mm厚的PCB。

電流和電壓額定值-依靠USB連接器支持所需電流和電壓的日子已經(jīng)一去不復(fù)返了。如果您需要大于3.0安培或5.0伏的電壓，請(qǐng)仔細(xì)查看電流和電壓額定值。

改文章中還列出了兩篇值得閱讀的技術(shù)文章：

Microchip的應(yīng)用筆記AN1953 - USB Type-C介紹：http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00001953A.pdf

Synopsys -將現(xiàn)有的USB設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)到Type-C上：https://www.synopsys.com/designware-ip/newsletters/technical-bulletin/converting-existing-designs.html

KiCad中USB-C的原理圖符號(hào)