USB Type-C是一個連接器規範,其所描述的是一個全新支援正反插的24接腳(Pin)連接器(圖1),向下兼容USB 2.0數據傳輸規範,最小3安培(A)(5伏特(V)、3安培、15瓦(W))的電源供應,至此,我們想要強調,USB 3.1並不等於Type-C,Type-C被設計為可擴充功能,USB 3.1能以5Gbit/s或10Gbit/s的形式輕易加入,實現Type-C原本所擁有的用途。若以產品形式證明,可以看看最新發布的諾基亞(Nokia)平板電腦N1,使用一個USB Type-C埠(Port),提供USB 2.0速度的資料傳輸,一般的USB充電模式(並非符合PD規範的快充模式),這只代表Type-C能被有效的使用,讓用戶至少能使用簡單的正反插功能,當然,當使用者發現某些功能比如Type-C轉高解析度多媒體介面(HDMI)無法正常運作,將感到失望。  

USB Type-C在電子業界掀起狂瀾。USB-IF公布具高供電功率、高傳輸速度、正反可插等複合式功能的USB Type-C規範後,蘋果(Apple)和Google即率先推出配備此一規格的新產品,吸引其他品牌廠快步跟進,掀起行動介面接口革新設計風潮。

通用序列匯流排(USB) Type-C或稱USB-C,考慮到各種不同的技術領域,並新增功能性的擴展,像是電力傳輸模式(Power Delivery, PD)2.0和替代模式(Alt-Mode)等,功能十分全面,因此除既有USB技術公司外,其他晶片商亦爭相進入Type-C市場。基於各自的學理專業,無論是USB公司、傳統的電源晶片供應商、訊號切換晶片供應商,以及通用微控制器(MCU)設計公司,皆開始為各大原始設備製造商(OEM)和使用者提供Type-C解決方案。  

雖說Type-C獲得業界不同背景的廠商大力支持,在這場競賽中有如此眾多專業技術廠商,但有趣的是,某些公司具有較佳的資料、電源或影像技術,卻沒有一家擁有所有Type-C的關鍵技術,因此,最終的贏家絕非因為擁有單一產品線的優勢,而是取決於他們如何透過對Type-C透徹地深度理解,提供完整的方案,以建立令人信服的Type-C經驗。  

基於一個涉及如此眾多科技公司的新規格,且意外地由蘋果(Apple)和Google領先發布新產品,目前市場上其他業者正面臨壓力,預告後續將有更多Type-C產品問世,當然,這當中也有許多疑問,來自於並非深諳於此技術的公司。本文將澄清隱藏於Type-C之下的一些混論,試圖指引如何利用Type-C的優勢,提供客戶正在尋求的優質體驗。  

USB Type-C潛力高 各家設計拼突圍 

USB Type-C是一個連接器規範,其所描述的是一個全新支援正反插的24接腳(Pin)連接器(圖1),向下兼容USB 2.0數據傳輸規範,最小3安培(A)(5伏特(V)、3安培、15瓦(W))的電源供應,至此,我們想要強調,USB 3.1並不等於Type-C,Type-C被設計為可擴充功能,USB 3.1能以5Gbit/s或10Gbit/s的形式輕易加入,實現Type-C原本所擁有的用途。若以產品形式證明,可以看看最新發布的諾基亞(Nokia)平板電腦N1,使用一個USB Type-C埠(Port),提供USB 2.0速度的資料傳輸,一般的USB充電模式(並非符合PD規範的快充模式),這只代表Type-C能被有效的使用,讓用戶至少能使用簡單的正反插功能,當然,當使用者發現某些功能比如Type-C轉高解析度多媒體介面(HDMI)無法正常運作,將感到失望。

 

Type-C 接腳學理示意圖  

圖1 Type-C 接腳學理示意圖

 

了解Type-C的技術原理,是領會其標準精神並創造絕佳產品的關鍵。USB 2.0只有四或五個接腳,這取決於連接器的版本,供電5伏特用的電壓匯流排(Vbus)、傳輸資料用的D+/D-差動訊號對、辨識USB OTG的ID接腳,以及接地接腳。USB 3.0的規格建立於其上,並增加了五個額外的接腳,兩對差動訊號構成的雙向單工資料數據通道和另一個額外的接地接腳。而完整功能的USB Type-C則有二十四個接腳,四對差動訊號對是高速傳輸的基礎,以及四對電源和接地接腳用以實現連接器允許超過3安培以上的電流規格;四個在插座側的接腳專門為了USB 2.0的數據傳輸而保留,但在插頭上只使用到兩個。而另外兩個接腳保留於Alt-Mode的旁帶應用,一個接腳被定義為恆定電流(CC)或組態通道,除此之外,它也定義了Vconn腳位,是獨立於Vbus的電源接腳,可以供電給傳輸線或配件裝置。  

恆定電流接腳(CC Pin)或配置通道是一個多用途的設計,用於起始插入方向的偵測,以確認該設備是主控端或是裝置端,並可以識別主控端至設備的基本電流功率限制。在支援PD 2.0的高階應用當中,恆定電流接腳成為傳遞電力傳輸訊息之通道,在PD 2.0規範之下,恆定電流接腳建立起主控端、傳輸線和裝置彼此之間埠口的連結,並串連了三方的自動配置系統和通訊基礎,透過恆定電流接腳所傳遞的PD訊號,也包括Capability Messages,這說明了主控端或裝置所能額外提供的功能,或者它也可以描述電壓和電流這類普通的訊息。恆定電流的存在將主控端、傳輸線和裝置串連在一起,提出需求與回應相對所使用的規格協議和傳輸電流及資料的方向,這是PD 2.0在此埠對埠層級的真正價值。  

USB Type-C擁有如此多項內建功能和可擴展潛力,市場上既有的各種USB連接器要被替換並非難事,例如標準的USB A/B接口,甚至Micro和Mini接口。然而,這是未來的市場需求嗎?USB Type-C採用了USB 2.0和全功能的應用程序相同的物理連接器,它也是在同一個物理連接器,無論是面對上行傳輸埠和下行傳輸埠的主控端/集線器埠,若沒有聰穎的產品設計或有創意的細心標示,光憑外觀可能難以區分或識別USB Type-C的功能。雖然Type-C向後相容現行的USB充電標準,同時用更強大的功能取代了舊有USB OTG機制,但它從未打算成為所有USB連接器的替代。  

 

Reference: 新電子 MEM 2015/8  Terrance Shih http://www.mem.com.tw/article_content.asp? sn=1507310019

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