了解 USB Type-A,B,C 三大标准接口

原文链接：http://sdman.tech/2019/07/22/%E5%88%9D%E6%AD%A5%E4%BA%86%E8%A7%A3USB-Type-A-B-C%E4%B8%89%E5%A4%A7%E6%A0%87%E5%87%86%E6%8E%A5%E5%8F%A3/

1. USB 是什么

通用串行总线 (Universal Serial Bus，USB) 是一种新兴的并逐渐取代其他接口标准的数据通信方式，由 Intel、Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC 及 Northern Telecom 等计算机公司和通信公司于 1995 年联合制定。

2. USB Type-A、Type-B 的区别与联系

Type-A 接口的英文名称 “Standard Type-A USB” 意味着它是一个标准的 USB 接口，在它之后的多数 USB 设备都按照此标准执行，比如 type-A 接口主要作为数据和电源的下行端口，拥有 type-A 接口的设备从电源方面来讲输入供电设备，从数据来讲输入 Host（主机）。

而 Type-B 接口与 Type-A 接口相反，不属于供电方或者数据接收方，而是仅作为用电方和数据的上行端口，多用于外部设备，例如打印机等；

Type-A 和 Type-B 的命名区别仅仅是物理形态的不同；查看资料知道，A 和 B 两种接口的电气特性一致，只是形状不同，原因是为了防止使用者把一台设备连接到另一台设备，导致短路（也许是为了区分不同用途的设备？）。

USB 接口分为 USB 1.0 标准、USB 1.1 标准、USB 2.0 标准和 USB 3.0 标准，但因后来 USB1.1 演变为 USB2.0 以及两者本身对应的接口形态不存在差别，所以在这里都笼统的归为 USB 2.0; 下面为 USB 的全家福（除 Type-C 外）：

3. USB 2.0 时期

USB2.0 标准当时存在标准 USB-A、标准 USB-B、Mini USB-A、Mini USB-B、Micro USB-A 和 Micro USB-B 接口，不难看出当时接口都分为 A、B 端，树形图如下所示：

所谓的 Mini 接口和 Micro 接口就是这两个：

分为 A 和 B 的两种 Mini 接口：
分为 A 和 B 的两种 Micro 接口：

4. USB 3.0 时期

USB3.0 标准则只有四种接口，标准 USB-A、标准 USB-B、Micro USB-A 和 Micro USB-B。

树形图如图：

在这里说一下 Mini USB 弃除的原因，首先 Mini USB 防呆性差，厚度比 Micro USB 大，而移动设备追求轻薄的设计不能容纳 Mini USB 接口，过厚的机身会牺牲移动设备的手感，所以便不纳入 USB3.0 标准中。

由于 3.0 标准比 2.0 标准接口多出了 5 个针脚，所以 Micro USB 也迫于生存压力多出了一个口，如下图，也是为了多出的针脚和向下兼容性而做出的妥协

可能有人说为什么标准 USB 接口外形并没有改变，但实际上标准 USB-A 的插片上的针脚由 2.0 的 4 个增加为 3.0 的 9 个，而标准 USB-B 由于先天设计性障碍只能增大自身体积来容纳多出的 5 个针脚：

5. Type-C 接口

说完 Type-A 和 Type-B 接口，是时候了解一下 2014 年前后正式亮相的 Type-C 接口了，相信现在每个人生活都与 Type-C 接口密不可分，除了苹果和安卓的百元机外，所有手机无一例外用上 Type-C 接口，说到这个不能不说全球首款使用 Type-C 接口的乐视超级手机 1，当时三星这个巨头还在使用 Micro USB，可惜乐视开了个好头、却结了个烂尾，现在乐视早已破产，贾跃亭还在美国 ppt 造车呢。

虽然 USB 3.1 标准早在 Type-C 接口出来之前早已制定，而且 Type-C 接口也是按照 USB 3.1 标准制定的，但并不是全部 Type-C 接口都是 USB 3.1 标准，有的只支持 USB 3.1 gen1（USB IF 协会改名了的 USB 3.0），有的支持 gen2，有的甚至只支持 USB 2.0，相对应的插头针数也有满针与不满针的区别

说了这么多，好像早早脱离了这篇博客原来想写的 —— 研究 Type-C 插头的内部结构以及各针脚的作用，完全是好奇心驱使我研究 C 口结构的，所以，我们就开始吧，首先看看 C 口母座和公头的引脚图：

注：母座引脚图

注：公头引脚图

TX 代表发送（transport），RX 代表接收（receive）

RX- 和 RX+ 代表超高速接收差分对信号

TX- 和 TX+ 代表超高速发射差分对信号

D+ 和 D- 为通用差分对信号，为了兼容 USB2.0 而设

（何谓差分信号？这两个信号的振幅相同，相位相反即为差分信号。信号接收端比较这两个电压的差值来判断发送端发送的是逻辑 0 还是逻辑 1）

GND 为接地信号

VBus 为总线电源，即 USB 设备的 5V 电压

SBU1 和 SBU2：复用引脚，在不同模式下可作为不同通道使用

CC 引脚：是传统 Type-B 和 Type-A 接口所没有的，也是 Type-C 接口所特有的，并且具有 plug configuration detection，

plug configuration detection 翻译是插头配置检测，能检测 USB 连接、检测正反插、USB 设备间数据与 VBus 的连接建立与管理等

注：C 口正反插的检测

在没有芯片的 cable 上实际上只有一根 cc 线，但在含有芯片的 cable 也不是两根 cc 线，而是一根 cc，一根变成 Vconn 用来给芯片供电。

工作主从机连接如下。DFP 为主，UFP 为从，DRP 可为主也可为从，取决于接什么。DFP 的 CC 脚有上拉电阻 Rp,UFP 有下拉电阻 Rd。未连接时，DFP 的 VBUS 无输出。当 CC 端相连，DFP 的 CC 脚会检测到 UFP 的下拉电阻 Rd，说明连接上，DFP 打开 VBus 开关开始供电。而哪个 CC 脚 (CC1，CC2) 检测到下拉电阻就确定接口插入的方向，顺便切换 RX/TX。

注：上拉：将不确定的信号通过一个电阻钳位在高电平，电阻同时起限流作用。下拉同理

Type-C 插头分为 Host 主机和 Device 设备，而对应充电过程分为 source 源和 sink，DFP 只能做 source，UFP 只能做 sink，但是 DRP 合二为一，而手机就是 DRP。

最后，正是由于手机这种设备的 Type-C 接口能实现 DRP（Dual Role port），从数据传输来看既能做 Host 也能做 Device，从电源传输来看既能做 source 也能做 sink，未来手机即是主机，为人类生活带来更加轻便的未来

—–短时间内未能完全了解工作主从机工作原理，希望了解的同学加微信交流 —–