C 口的 iPhone 15 发布,看到 V2EX 上面不少人都在讨论 c 口充电数据的相关事宜,所以简单的讨论下 Type-C 口的事情。
在这个帖子里面只谈 USB-IF 官方标准和高通的 QC 标准,不谈其他任何厂商的魔改协议。
先说数据吧。按照目前的标准来说,各种 USB 口都变成了通用接口(Interface)。不管数据线两头是什么接口,AtoC ,CtoC ,AtoA 也好,这条数据线支持什么数据协议是要看这个线的标准(线里面多少芯)。
- USB 2.0 的协议,只要是有 4 根内芯的线就可以支持,供电 2 根,D+/D-差分线 2 根。两端接口可以是 A 口或者 C 口。
- USB 3.0/USB 3.1 的协议,需要 8 芯的线,供电 2 根,2.0 的 D+/D-差分线 2 根,3.0 差分线 2 组共 4 根。两端接口可以是 A 口(需要有 3.0 触点-9 针)或者 C 口。( 5G 还是 10G ,要去看 3.0 的差分线支不支持双工。如果硬要杠,6 芯线也能能支持 3.0 ,因为 3.0 协议不需要 2.0 的 2 根线,但是设备能不能识别就不清楚了。)
- USB 3.2 的协议,只支持 C 口,并且重新分配了差分线,把原来的 3.0 的差分线重新分组成了 4 组通道( lane )。每组通道支持 5G 。这就是 3.2 里面 5G ,10G ,20G 的来源。原则来说,3.2 需要 10 根内芯来支持,供电 2 根,4 组通道共 8 根。
- DP ,只支持 c 口,在 USB 3.2 里面不是定义了 4 组 lane 嘛,DP 就是用一组或多组 Lane 来传输显示信号,简单的来说就是 USB 和 DP 共同 share 4 组 lane ,不能复用。
- Thunderbolt 3/4 雷电协议,只支持 C 口。TB 跟 usb 协议的最大区别在于,TB 需要有协议芯片,这个芯片负责 4 组 lane 的复用,来实现最大带宽 40G 。C 口 TB 线在两头是有芯片的。
总结以下,在数据方面,Thunderbolt 在 C 口头上是有控制芯片的,这个芯片死贵死贵的。A 口/C 口要看几根线,才能知道最大的传输速度是多少。A 口封顶 10G ,C 口封顶 20G 。
说完了数据,说电力传输。USB 中的电力输送是通过 VBUS 和 GND 完成的。
USB-IF 标准中,C 口有两种供电方式,USB 供电标准和 PD 供电标准。
USB 供电标准,不需要额外的线,默认提供。
- 2.0 A 口,插上就提供 5V 500mA 。
- 3.0 A 口,插上就提供 5V 900mA 。
-
C 口,稍微复杂一些,分 Host 和 Device ( DFP ,UFP ,DRP )的角色,关于角色就不展开说了。
- 对于充电器来说,只要插进来的 C 口,在 CC 和 GND 之间有个 5.1k 电阻,那么就默认提供至少 5V 500/900mA 的电力。
- 对于 C 的设备来说,看插进来的 C 口的 CC 跟 VBUS 之间串了多大的电阻,就可以知道这个充电器有多大的供电能力,从 5V 900mA 到 5V 1.5A 至 5V 3A 的。
在 USB 供电标准下,不管是 A2C ,C2C ,只要需要 2 芯线就可以给设备充电了,最多提供 15W 的电力,并不需要其他的线,包括 CC 线,前提是在 c 头上安对了电阻。
PD 供电标准,提供了更大供电能力,但需要额外的 1-2 线和 e-marker 芯片。
- USB-IF 标准中,只有 C 口有 CC 针,故只有 C 口支持 PD 供电。
- 没有 E-marker 芯片,最高 3A @ 20V ,有 E-marker ,5A @ 20V 。(没看 PD 3.1 协议,按照 PD 3.0 来讲)
- 如果 PD 协商失败,按照 USB 供电标准来默认供电。
- PD 用 CC 线来跑协议。
PD 线特征就是双 C 口有 CC 线,E-marker 可选。如果是 E-marker 线,需要有一条额外的 VCONN ( CC2 )线来给 E-marker 芯片供电,或者两头都装 E-marker 芯片,这样就不需要 VCONN 线了。
高通的 QC 和 Apple 2.4A
高通的 QC 和 Apple 2.4A 都是用 D+/D-数据线来跑协议,从而提供比默认 USB 供电更大供电能力。对于此类协议,A 口 C 口都无所谓了,只要有 D+/D-线就可以。
最后最后的总结,
- AtoC 线,除非魔改,否则跑不了 PD 。
- AtoC 线,C 口必须有 56k 电阻串在 CC 跟 VBUS ,否则 C 口 DRP 设备不识别。(很多 C 口设备并不是真 C 口,只能叫 USB 2.0 A 口 over C 口,协议都是 USB 2.0 的,把 4 根线焊在了 C 口上,有些为了兼容 C2C 线的充电,给你加 2 个 5.1k 电阻。)
- CtoC 线,数据和 PD 都是可选的,可以只有 PD 没数据,也可以只有数据没 PD 。
- CtoC 线,3A+数据,至少 5 芯。
- CtoC 线,5A+数据,1 x E-marker + 6 芯线,或者 2 x E-marker + 5 芯线。