前面在手机快充的文章里，我们已经提到了USB Type-C这一全新的接口，但是相信大家对这一接口还不是十分的熟悉。这一接口最先进入大众的视野还是通过苹果，他们2015年发布的12寸Macbook一举打破常规，全机只配备了一个USB Type-C接口，让人大跌眼镜的同时也充满了好奇，一个接口就可以支持笔记本充电，USB/Thunderbolt数据和DisplayPort视频的传输？今天我们就给大家介绍一下这个功能十分强大的新USB接口标准。

首先，需要说明一下USB接口的历史，不然大家可能无法理解这个Type-C是什么意思，你说叫C，那A和B去哪了呢？其实，我们天天在用的USB接口，全称是USB Type-A接口，只是因为之前这种接口是最普及的，所以它就基本上等同于USB，没有人说它是Type-A的接口。下面这些各种Mini，Micro，Type-A，Type-B的接口，大家用过几个？

我们已经知道，一开始USB接口是在电脑上普及开来的，所以最初的设计并没有太考虑体积方面的问题，因为电脑主板上空间很大，放置Type-A和Type-B的接口绰绰有余。可是当手机也要用USB接口之后，问题就出现了，Type-A肯定是放不进手机了，于是USB组织赶紧制定了Mini USB的规范，7，8年前大家买的诺基亚摩托罗拉手机，移动硬盘等都是配备的Mini USB接口。随着手机越来越薄，Mini也放不下了，又急忙推出了更薄的Micro USB规范来救场。

大家用着用着，渐渐地就发现了一些问题，比如Micro USB如果要支持USB3.0，因为引脚数不够，就必须要额外增加一块出来放USB3.0的信号（上图最右下角里面的678910引脚），这样就降低了和以前Micro USB接口的兼容性，因为没办法再插入老的USB2.0 Micro USB接口了。再比如我们前面讲到的，Micro USB只有一个VBUS电源引脚，通过电流的能力只有1.5A，这大大限制了现在手机快充技术的发展。还有，自从苹果在iPhone和iPad上推出了可以正反随便插的lightening接口之后，大家忽然发现这太方便了；因为USB接口仿佛受到了百分之百第一次插不进去的诅咒，然而当你反过来插第二次的时候，你特喵的就会发现还是插反了，顿时你就会有一种被当做傻X愚弄的愤怒感。这种有百分之五十几率会插反的设定，浪费人类多少时间。换一次方向至少2s吧，按全球10亿人每天插拔一次USB，50%概率插错，共耗时277000多小时，约为31年，太恐怖了。

所以当USB组织发现传统的USB接口再怎么修修补补也无法解决这些问题的时候，它终于放弃努力了，你想兼容所有的东西，最后就是什么都兼容不了。只有推出全新的接口，才能解决这些问题。在这种情况下，Type-C接口就顺理成章地被推出来了，这个号称可以满足一切需求的USB接口，真的有这么神奇吗？下面我们就来看一看到底什么是Type-C接口。

Type-C接口最大的改变是大幅增加了引脚的数目，一下从以前USB接口的4-5个引脚增加到了24个，以满足未来数年的USB发展需求。

我们从Type-C的接口定义可以看出，VBUS/GND的数量增加到了4组，这就大大提高了Type-C接口的供电能力，最大可以支持20V/5A。

USB2.0的信号D+/D-和USB3.0的信号TX+/-，RX+/-各有2组，这就让Type-C接口的正反插得以实现，从下面的2幅信号连接图可以看出，无论是正插还是反插，都可以保证信号的传输，也就彻底解决了USB第一次插不进去的问题。

正插时的信号连接图

反插时的信号连接图

可是除了以上说的这些熟悉的引脚之外，还有2个引脚是以前没有见过的，CC1/2和SBU1/2，它们有什么作用呢？CC引脚是USB Type-C引入的最重要的引脚，可以说，理解了CC，就理解了Type-C，下面我们着重来说明一下CC引脚起了哪些重要的作用。而SBU引脚我们会在最后的替代模式里加以说明。

CC实现了连接检测的功能

在主机（Type-C里面换了个名字，现在叫DFP-Downstream facing port）这边，CC上有一个5V的上拉电阻Rp；而在设备（现在叫UFP-Upstream facing port）这边，CC上有一个下拉电阻Rd到地。

显然，对主机来说，如果没有设备插入的时候，CC是5V，而当设备插入的时候，如上图所示，Rp和Rd形成了电流通路，主机就会检测到CC的电压低于5V，此时它就知道有设备连接了。

CC实现了正插还是反插的检测

当CC1检测到有效连接的时候，可以判断出是正插的；当CC2检测到有效连接的时候，则可以知道此时是反插的。主机就可以将USB信号根据正插和反插的检测结果，相应的进行正确的连接设置。我们可以通过下面2张图来说明CC的检测过程。

CC实现了充电电流的简单协商

这是怎么实现的呢？大家如果阅读过我们前面的2篇文章，就一定对手机的快充有所了解。不管是USB官方组织发布的BC1.2标准，还是高通等厂家自行开发的QC等标准，都要求复杂的握手协商过程，这是被以前的USB接口所限制的，因为实在没有多余的引脚可以用来做协商，因此只能借用D+/D-来做。但是在Type-C接口里，由于引入了CC，就可以方便的进行协商。简单到什么程度呢，只需要改变Rp这个上拉电阻的值就可以了。

由于在UFP设备这边Rd下拉电阻的值是确定的，5.1kΩ，因此实际上Type-C是通过检测CC上的电压来判断到底提供多少电流的。大家感兴趣可以简单计算一下，当10kΩ上拉和5.1kΩ串联的时候，CC上的电压大概是在1.7V左右，此时手机就知道这个主机可以提供3A的电流；而22kΩ上拉的时候，电压大概是0.9V左右，手机就知道这个主机可以提供1.5A的电流。需要说明的是，这是Type-C最基本的电流配置，也就是说理论上随便一个Type-C的手机都可以轻松的达到5V/3A的充电，其实对于手机来说，基本已经够用了。

等等，我不是听说Type-C可以达到20V/5A的充电吗？没错，但是要支持5V以上的电压，3A以上的电流，就不能这么简单的通过改变Rp电阻的值来实现了，必须要考虑到兼容性和安全的问题。所谓兼容性是指因为Type-C之前所有的USB设备都是5V的，如果你贸然把电压升高到12V，20V，那这些5V的设备不是马上就烧坏了吗？而安全性是指一般的USB线，最多就只能支持3A的电流，所以要支持4A，5A的传输，必须要使用专门经过认证的线——在线里面要放一个小芯片，里面用Type-C规定的标准格式标明这根线的厂家ID，电流能力等等，然后经过DFP主机的读取之后，就可以把电流从3A提高到5A。我们把这种经过认证的线叫做有源线（Active Cable）。

那大家又要问了，这些20V的协商，5A的有源线里面芯片信息的读取，也是通过CC来实现的吗？答案是肯定的。

CC实现了PD协商和VCONN的功能

我们先来说VCONN。可是我好像没有在Type-C的定义里面看到有这个引脚啊？是不是你搞错了？的确，VCONN是一个和CC复用的引脚。大家还记得我们有2个CC吗？CC1和CC2。可是我们每次只有一个CC在用，比如正插的时候用CC1，反插的时候用CC2。换句话说，每次当Type-C的线插进来之后，总有一个CC是空闲的。此时我们就可以把这个空闲的CC重新定义成VCONN，对外提供5V，1W的电源，干什么用呢？就是来检测这根插进来的Type-C线到底是不是有源的，如果有源，就给里面的认证芯片供电，然后读取相应的信息来判断能不能提供5A的电流。我们可以通过下图来说明这一过程。

当DFP主机检测到是一个正插的连接，2个CC1就连在了一起。此时空闲状态下的CC2就会检测CC2上的电压。假如插入的线是一根无源线，那么CC2上的电压就会一直是5V，则什么都不会发生，电流会被限制在3A。而有源线里面的CC上有一个阻值为1kΩ的Ra下拉电阻，经过Rp和Ra的分压，就会检测到一个电压，比如Rp是10kΩ，则电压为0.45V左右；这说明插入的是一根有源线，CC2就会通过内部的开关被重新定义成VCONN，来读取有源线里面的芯片信息，如果确定这是一根可以通过5A电流的线，才会打破3A电流的限制。在读取芯片信息时，采用的是PD（Power Delivery）的协议。

到这里，Type-C接口的基本功能我们已经介绍的差不多了，可是大家一定还觉得意犹未尽。假如Type-C的能力只是到此为止的话，那它顶多只能说是一个改进了之前USB接口诸多不便之处的升级版而已，远远称不上统一一切的，革命性的接口。我们从下面的12寸Macbook宣传广告可以看出，这个接口不是还可以对笔记本充电吗（Macbook的充电电压是14.5V）？还可以扩展视频信号（DisplayPort）到显示器吗？没错，但是假如要实现这些更高级的功能，那我们就必须需要PD协议的支持才可以。

前面我们已经多次提到了PD（Power Delivery）协议，所谓PD，字面上的意思，似乎只是和供电有关而已，容易产生误导，其实它能实现的功能远不止供电协商。PD协议是通过CC引脚来传输的，因此和USB2.0/3.0数据的传输完全无关，它可以说是打开Type-C高级功能的一把钥匙。PD协议实际上并不复杂，只是一个单线的300k波特率的总线，在上面跑的是4b/5b编码的数据包。

简单的说，出于兼容性和安全性的考虑，一开始的时候，Type-C的连接是被限制在5V/3A的。前面我们已经提到，通过PD协议对有源线里面芯片的读取，电流可以上升到5A。进一步来说，PD允许动态的修改Type-C连接的电压。VBUS的5V电压可以重新配置为5V到20V之间的任何电压，是的，你没看错，任何电压都可以，比如常用的9V，12V，联想笔记本使用的20V，戴尔的19.5V，惠普的18.5V，苹果的14.5V等等。当然，要提升电压，首先对DFP主机的电源设计提出了很高的要求。比如说一台显示器要做DFP主机，它就要确定好支持哪些品牌的笔记本，然后要设计自己的Type-C电压输出支持这些不同的电压。在双方使用PD协议交换各自支持的电压之后（比如都支持19.5V），就可以安全的升到19.5V了。假如一方只支持20V，而另一方只支持18V，那么协商失败，电压还是停留在5V。

因此，在20V，5A的支持下，Type-C最多可以支持100W的功率输出，这可以说足够供电给现在绝大多数笔记本，显示器等使用了。在今年2017的CES展会上，戴尔，华硕，LG等厂家已经推出了支持Type-C的显示器，可以说直接使用显示器通过Type-C给支持Type-C的笔记本充电很快就要普及开来了。

这还不算完。PD协议除了协商供电之外，还有一个最重要的功能是进行替代模式的协商。替代模式（Alternate Mode），即是说，允许USB Type-C的接口定义进行重新配置以支持第三方协议。这个就厉害了。我们在前面分析Type-C支持正反插为使用带来了极大的便利的时候，不知道大家有没有想过，任何便利都是有代价的。这里的代价就是，为了支持正反插，所有Type-C的信号必须都提供双份，这样才能保证正插和反插都可以正常工作。可是这样一来，就产生了浪费，因为无论正插还是反插，在USB的信号连接上之后，还有剩下一半的引脚就处于闲置状态了。因此把它们利用起来是一个很自然的想法。USB官方组织为此提出了替代模式这一功能，其基本思路就是，在Type-C的USB信号连接好之后，剩下的空闲引脚，可以提供给其他的第三方协议来使用，比如Thunderbolt，Displayport。这一协商第三方协议的功能，也必须通过PD协议来进行。和供电类似，仅当Type-C的双方均支持某一特定替代模式时，才能协商成功。比如说，一方只支持Thunderbolt，而另一方只支持DisplayPort，那么协商就会失败，空闲的引脚也只能继续闲着。

这里需要强调的是，Type-C对替代模式没有特定的限制，Type-C规范也没有定义任何替代模式，所以如何在Type-C上实现某一替代模式，需要该模式的官方组织来定义。只要Type-C的线能够支持第三方协议信号传输，同时保持 USB2.0 连接（注意只有USB2.0的连接是必须的，意味着USB3.0的连接是可以不要的），便可实现替代模式。因此，除了上述两种最常用的替代模式之外，还有比如MHL，PCI-E等也是比较常见的。

下面我们以DisplayPort为例，介绍一下重新定义Type-C接口的方式。下面的是一种常见配置，2路显示通道+1路USB3.0通道：

在图里面标红框示意的是DP重新定义的信号。首先，我们看到，在这种模式下，一路USB3.0被保留了（A2/A3/B10/B11），而剩下的B2/B3/A10/A11就被定义为了2路DisplayPort的信号DP0和DP1。在这种配置下，如果是跑DP1.2A的标准，2路DP可以支持2560x1600的分辨率或者2路1080p的显示输出；如果是双方都支持DP1.3的标准，则已经可以支持4K UHD（3840x2160）的输出。当然，如果要支持2路4K显示或者5K甚至8K的显示，就必须要把USB3.0的引脚也用来传输DP，就是4路显示通道，没有USB3.0信号了。

其次，我们可以看到，除了DP的数据，还有AUX+/-的信号被复用在了SBU的引脚上。AUX是DP里面的控制通道，需要额外的引脚来支持；所以SBU就是专门干这个事情的——在不同的替代模式下，可以被用来传输任何需要传输的信号。

到这里，Type-C我们基本上就讲得差不多了。可以看到，这确实是一个革命性的接口，今后（其实现在就已经可以了！Type-C的显示器和笔记本都已经上市可以买到了）我们的桌面上，笔记本到显示器之间只要一根Type-C的线，然后显示器可以给笔记本充电，笔记本的视频可以输出到显示器上，笔记本的USB信号也可以传输到显示器提供给各种USB外设使用，极大的方便了大家的生活。

当然，既然是革命性的接口，普及还是需要点时间的，毕竟大家手里还有一堆非Type-C的U盘，鼠标，键盘等等设备，所以现阶段除了苹果激进的砍掉了所有的Type-A接口，其他笔记本厂家还是在提供Type-C的同时，保留了Type-A的接口。只是长远来看，Type-C一统江湖应该是迟早的事情。

最后，我们再提醒一下，虽然Type-C很好，可是现在真正支持全功能Type-C的设备还不多，主要是以笔记本电脑为主。像目前市面上在卖的手机上的Type-C接口，都是阉割版的，既不支持5V以上的电压，也不支持替代模式，它们只是使用了Type-C的接口，然后可以支持正反插，5V/3A的充电而已。当然，2017年即将推出的新手机，就会有支持5V以上电压，3A以上电流快充的型号出现，甚至支持替代模式可以对外输出视频的也已经在路上了，让我们一起期待吧。