USB—C:终结USB杂乱无章的状况
2016-07-18
它是一种可以使用在各种应用场合的连接器,它可以为设备充电,可以传输各种类型的数据,它就是USB-C。然而,不负责任的制造商很有可能会导致这一美好愿景不复存在。
在“USB”中,“U”代表“Universal”(通用),但是很多人认为它或许应该代表“Untidiness”(杂乱无章):A型和B型的USB连接器除了常见的小型和微型变种之外,还有十几个不同的变种。然而,C型的USB将有望终结这一糟糕的状况,业界巨头从英特尔到微软都希望能够为电脑和移动设备定义一种统一的通用连接器:它高8.5mm,长2.6mm,由24个引脚负责数据传输和电力供应。这种设计的亮点是,上下两端无论外型还是引脚的排列都是一样的,因而,连接器没有正反面之分,这个优点听起来似乎是微不足道的,但是线缆插入时需要特别注意正反面正是A型和B型USB连接器最让人讨厌的地方。
USB-C和危险的电缆
这是否意味着一切都将变得简单了?不幸的是,答案是否定的。很多人都弄不清楚USB-C和其他两个USB标准的关系:USB 3.1和USB Power Delivery 2.0(USB-PD)。实际上,USB-C只是一个USB连接器,而USB 3.1是目前最新的USB接口的技术标准,可以实现最大数据传输速度,而USB-PD是电力输送的标准,可以实现快速充电。而这两种标准与USB-C并不是共生标准,不过,对于公众来说很难弄清楚这几个标准之间的关系。
引起这种混乱的原因是这些标准都采用了类似的名称,并且除了大家都非常熟悉的USB以外,本文介绍的很多内容大家都不是太了解。实际上,在引入USB 3.1之后,USB 3.0已经被正式废除,更名为USB 3.1 Gen 1,而新一代的USB接口技术使用USB 3.1 Gen 2的名称运作。然而,许多USB电缆、接口甚至是设备并没有严格按照USB开发者论坛(USB Implementers Forum,简称USB-IF)的公告执行。而USB-C虽然是基于USB 3.1标准全新设计的连接器,但是USB-C连接器并不是只能够用于USB 3.1 Gen 1和USB 3.1 Gen 2,它同样也可以支持旧的USB 2.0标准。因此,要弄清楚设备的USB接口版本,我们需要更仔细地查看设备的描述。
USB-C连接器在电力输送方面的优势很明显,无论是USB 3.1 Gen 1还是USB 3.1 Gen 2,A型和B型连接器输送0.9A的电流时,功率为4.5W。而C型连接器可以输送3A的电流,也就是15W的功率,这样大的功率为设备充电时速度将是原有连接器的3倍,例如Google Nexus系列智能手机Nexus 5X和Nexus 6P使用USB-C从15W电源适配器充电时。而且,USB-C连接器还支持2.5W、4.5W和7.5W,并能够通过连接使用电缆配置协商输送的电流和电压,其独立的引脚即用于此目的。
这项工作在两端都是USB-C连接器时可以工作得很好,但是当一端是传统连接器时,例如USB-C连接到USB-A连接器时情况会变得有些复杂。在这样的情况下,事情的发展就取决于电缆的制造商是否按照要求在电缆内提供56kΩ的电阻。如果没有电阻或者电阻低于标准水平,那么USB-C连接器按照3A的电流输送电力,而使用USB-A连接器的设备只能最多支持0.9A的电流,当电流达到或者超过0.9A时连接的装置将有可能被损坏。Google的工程师对许多厂商的USB-C线缆进行了测试,发现这种危险的电缆非常多。
结合USB Power Delivery技术,USB设备可以更快速地充电。类似苹果12英寸MacBook和Google的Chromebook Pixel这些新的设备已经采用类似的技术。不过,USB Power Delivery需要配备特殊的USB电缆,它具有与设备进行通信并管理电源的芯片。目前,USB-PD可以使用A、B或C连接器,最大功率可以支持100W。
用于8K显示器和UHD电视
交替模式是USB-C的一个重要的新功能,它可以通过USB接口作为高端视频连接器。目前,可以支持Thunderbolt、DisplayPort和移动高清连接(为移动设备准备的HDMI接口)备用模式,在一些笔记本电脑(如戴尔新的XPS系列)上有一个旁边有闪电符号的USB-C接口,该符号代表Thunderbolt 3,通过该接口将可以支持传输最大5K分辨率和60Hz图像刷新率的信号到外部显示器。毫无疑问,这将需要极高的数据速率,并不是USB-C接口所能提供的,为此,备用模式有可能需要重新编程,调整某些引脚的操作。通常,4个引脚会被用于发送数据,而另外4个则用于通过USB 3.1接收数据。而在将数据传送到显示器的过程中,所有8个引脚都将被使用,将可以提高数据传输速率一倍以上。未来,USB-C还有望被用于传输DisplayPort 1.3的8K分辨率数据,希望届时杂乱无章的USB世界能够恢复秩序。
新的USB命名
> USB-C:全新设计的USB连接器,但并不只是用于USB 3.1。
>USB 3.1 Gen 1:过去被称为USB 3.0,在3.1升级过程中被重新命名。
>USB 3.1 Gen 2:传输速率倍增的USB接口技术,最高速度为10Gb/s。
>USB Power Delivery:新一代USB电力输送标准,需要特殊电缆。
3种速度的USB-C
USB-C兼容USB 2.0、USB 3.1 Gen 1(3.0)和USB 3.1 Gen 2。因此,我们不能够看到USB-C连接器就判断出接口的数据传输速度,原本我们或许可以通过接口的标志来进行判断,但是许多厂商并没有提供标志。
联想ZUK Z1支持USB 3.1 Gen 1
联想新的智能手机有一个超高速USB-C接口,传输速度高达5Gb/s。
Nexus 6P支持USB 2.0
Google Nexus系列的最新设备虽然配备USB-C接口,但最高速度只有450Mb/s。
Lumia 950XL支持USB 3.1 Gen 2
微软最新旗舰产品Lumia 950 XL采用了最快的USB接口,传输速度高达10Gb/s。
C型连接器引脚
数据传输、电源、设备通信,C型连接器的24个引脚每一个都有特殊功能,而对称排列的方式确保它无需注意正反面,总可以让我们正确插入。
快速充电、正确连接
连接器类型决定了使用USB-C可以提供的充电功率,许多USB-C移动设备充电功率可以高达15W。
备用模式:USB-C作为视频连接器
接口旁边的闪电符号表示该接口兼容Thunderbolt 3.0,其他视频标准也支持USB-C备用模式,可以重新编程引脚的作用用于传输视频。