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TypeC接口优势及应用

USBType-C是在2013年底公布,2014年开始有量产产品推出,经过多年的发展,如今已经成为了主流的USB接口。

目前不仅新推出的智能手机基本上都支持Type-C接头了,还有笔记本电脑、数码相机、智能音箱、移动电源等等设备也都开始采用Type-C规格的USB接口了。比如苹果已经完全将旗下的MacBook笔记本电脑改为了纯USBType-C接口来让用户传输数据或充电。更有市场传言,苹果将会在未来的iPhone上也采用USBType-C接口。

USB-IF在2019年9月3日发布的USB4标准更是宣布,将只支持Type-C接

Type-C相对于其它接口的优势:

  • 它无需区分正反
  • 最高可以支持5A大电流,
  • 在USB4标准支持下,最高可传输速率可达40Gbps。

TYPE-C的高速应用:

Type-C可用于

  • USB1.1/2.0/3.0/3.1
  • HDMI
  • 以太网络
  • DisplayPort的
  • 功率
  • 音频
  • 有更多的千兆位通道。

USB3.1(Type-C)运行速度高达10Gbps,支持100W充电,并且可以插入AppleiPad自己的Lightning连接器。据USB-IF贸易组织称,这是一个“20年连接器”,它看起来像是一个真正的赢家。其中存在设计师面临的挑战:处理嵌入式设计中的信号完整性和速度问题;可容纳100W的功率,可以在任一方向流动!并将Type-C连接到上面列出的传统接口。

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快速提示#1:重新驱动(或不驱动)Type-C

专用于以高达10Gbps的速度运行,USB3.1的Type-C连接器可通过24条信号线将各种数据移动(图2)。双向连接器(A侧和B侧)每侧有12条线,只有4条映射到USB1.1和2.0(Vcc,Ground,D+,D-);其余的用于差分信号或功率。

就像图1所示的USBType-C的功能不够令人印象深刻,这12条线可以同时做很多事情。例如,Type-C电缆最多可以同时连接四个DisplayPort通道,或带有两个DisplayPort通道的USB3.1,以及USB2.0和USB-PD(电源传输)。另外,还可以混合使用HDMI,PCIExpress和其他差分标准。该电缆支持2米或10Gbps1米处的5Gbps。
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快速提示#2:功率(全)选项

新型Type-C连接器可以处理高达100W的电力给显示器供电,或为笔记本电脑,笔记本电脑或2:1(图6)等大型设备充电。此外,电源可以在任何方向流动,因此您的智能手机可以为您的笔记本电脑充电(短时间)。USB-IFBC1.2(电池充电)规范涵盖了以前的USB充电方案(请参阅本文“USB如何充电任何电子设备”)。Type-C的新规范涵盖在PowerDelivery2.0(PD)规范中(请参阅“超移动,便携式嵌入式系统的3大基本技术”)。
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根据PD规范确定电源要求,选择电压和提供电流的机制非常复杂,并且基于USB-IF协议(鼓励读者查阅上述文章)。表2列出了按照PD规范的Type-C中的关键电源选项。

值得注意的是,新的100W(任一方向)PD选项如何与传统的BC1.2规范共存。设计人员需要了解他们的系统需要提供什么样的功率要求,并且必须包含必要的充电,开关和枚举电路。除了最新的PD规范外,最大USB功率为15W(5V@3.0A),这对所有手持移动设备,便携式硬盘和USB配件都足够了。只有笔记本电脑和显示器(可能不是“嵌入式系统”)可能需要>50W(图7)。
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快速提示#3:很难保留传统

很明显Type-C连接器和电缆应该能够替代大多数传统串行接口,从PCIe到HDMI。它甚至会取代所有以前版本的USB连接器和电源适配器。

但是过渡到全C型的世界还需要一段时间。同时,嵌入式设计人员需要将一种信号类型转换为另一种信号类型。例如,系统内PCIExpress将需要转换为运行Type-C,并可能与USB3.0或3.1一起运行。DisplayPort,HDMI,SATA等将同样需要转换。这些转换中的大多数都会在源系统和目标系统中进行。

图9显示了一个系统中多个标准和连接器类型如何组合在一起的框图。该图显示了一个数字监视器的示例,其中使用Pericom器件将Type-C转换为Display端口和USB3.0:PI3USB30532分离DP和USB3.0,提供USB3.0重新驱动的PI3EQX7742AI,提供DP多路复用的PI3WVR12412/PI3VDP12412,提供USB2.0交叉开关功能的PI3DBS3224以及为USB3.0集线器提供USB3.0交叉开关功能的PI3PCIE3242。

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