Type-A接口改成Type-c接口的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

Type-C只是一種接口，最直觀的特點(diǎn)就是能夠正反兩面都能插上。于是在USB2.0協(xié)議下，需要將連接器A組的D+、D-端子與B組的對應(yīng)端子直接相連。由于USB2.0的最高速率可以達(dá)到480Mbps，因此殘樁不得長于2.5mm。

跟著博文做實(shí)驗(yàn)，那么我們最先考慮的必然就是將什么東西遷移到Type-C下。最常見的USB設(shè)備就是U盤了，那么我們可以先拿它來做個(gè)實(shí)驗(yàn)。

最常見的U盤是USB Type-A接口的，就是所謂的“插三次才找對方向”那種，該接口共有四個(gè)觸點(diǎn)，從左往右分別是VBUS、D-、D+、GND。并不需要用到Type-C定義的CC接口，因此將U盤遷移到Type-C下面變得容易無比：只需要將這四根線分別對應(yīng)連起來就可以了。

其實(shí)剛剛有提到，為了保證信號(hào)完整性，殘樁大小不得超過2.5mm，同樣的，雖然平常情況下我們認(rèn)為USB2.0的抗干擾性很好，但是為了保證信號(hào)高速穩(wěn)定傳輸，還是要考慮傳輸線的特征阻抗才行。

在一間不能進(jìn)行阻抗控制的廠家制版，那么我們就需要自行計(jì)算（估算）線寬線距等參數(shù)，盡量讓差分線的特征阻抗落在90Ω±10Ω的范圍內(nèi)，不然信號(hào)質(zhì)量將得不到保證。

祭出PCB特征阻抗計(jì)算神器Polar SI9000，結(jié)合雙層板的參數(shù)，計(jì)算出差分線的線寬線距等參數(shù)，只要按照這樣的參數(shù)來設(shè)計(jì)板子就好了。

可以知道差分線線寬13mil，線距6mil的時(shí)候能夠基本達(dá)到目標(biāo)。但是這樣我們還不過癮，調(diào)整一下參數(shù)看看，發(fā)現(xiàn)G1和G2的寬度只要一致，對特性阻抗幾乎沒有什么影響。于是，我們可以放心的在差分線周邊鋪銅了：

畫好之后測量了一下殘樁的長度，大概在2.45左右，僥幸滿足要求，

這里要提一下就是由于A端與B端的D+和D-線正好是交叉分布的，所以至少需要穿過板層2次才能滿足電氣連接的需要。

然而板層厚度就有1.0mm，如果讓某一條線穿過板子2次，那么就難以在2.5mm殘樁長度的要求之下完成任務(wù)。因此在本例中讓兩條線各穿過板層一次，從而達(dá)到目的。

整個(gè)板子的連線方式見下圖：

板子總面積為32*30mm。

接下來就是送出制板，采購元件等。在此之前看到USB Type-C的連接件時(shí)還有些忐忑，覺得引腳非常難以焊接。后來咨詢了淘寶賣家（出售連接件的），才知道原來可以將后部的屏蔽殼拆下來焊接的，只不過拆下屏蔽殼之后就前往別嘗試連接Type-C 的插頭，不然會(huì)將中間的芯頂出來，焊好之后屏蔽殼也裝不回去了。

由此看來Type-C的連接件是一種基于機(jī)器焊接的設(shè)計(jì)。

最初計(jì)算參數(shù)的時(shí)候，PCB板厚被設(shè)置常規(guī)厚度1.6mm了，后來仔細(xì)查閱資料的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)，Type--C座子的針長還不足1.6mm，如果使用1.6mm的板厚，將完全無法將座子穩(wěn)定的焊接到PCB上。因此將板厚設(shè)置成為1.0mm之后重新計(jì)算的參數(shù)。

我們先來看看座子：

貼片引腳完全藏起來了，無法焊接。背面：

揭開屏蔽蓋：

依舊不容易焊接：

這個(gè)時(shí)候千萬不要連接插頭，不然就是下面這個(gè)樣子了：

露在外面的引腳很容易被碰彎，趕緊裝回去，焊在板子上，從Type-C口看過去，真的是正反都一樣的：

接上U盤，接上Type-A轉(zhuǎn)Type-C的轉(zhuǎn)接線，U盤被順利點(diǎn)亮了，計(jì)算機(jī)也識(shí)別到了盤內(nèi)的數(shù)據(jù)：

貌似看不出Type-C的正反，于是找了兩張不干膠膠紙，分別貼在線纜的正面和反面。當(dāng)然，粘貼的方式是不一樣的，一個(gè)橫著貼，一個(gè)豎著貼以示區(qū)分：

橫貼貼紙面向上的時(shí)候，數(shù)據(jù)傳輸率：

不干膠豎貼面向上的時(shí)候的數(shù)據(jù)傳輸速率：

由此可見線纜正反面數(shù)據(jù)傳輸率相差不大，信號(hào)完整性在可控范圍內(nèi)。

突然想起以往參加活動(dòng)曾經(jīng)獲贈(zèng)過一個(gè)很牛的U盤，傳輸速率可以超過100MB/秒的。

立馬把它掏出來，發(fā)現(xiàn)U盤里還存儲(chǔ)著一個(gè)用于測試傳輸?shù)?a href="http://www.wenjunhu.com/v/" target="_blank">視頻文件（大小大約為4G），將線纜豎貼貼紙面向上：

再將橫貼貼紙面向上：

我們知道，USB2.0的理論速度是480Mbps，那么換算成MB/秒就是60M/秒。

從這里我們可以看出，基本上已經(jīng)達(dá)到USB2.0的理論速率了，那么，這個(gè)U盤在USB20下工作的真實(shí)速率到底是多少呢？

使用同樣的文件，我們將U盤接入PC背部的USB2.0接口，再次重復(fù)這一實(shí)驗(yàn)：

由此可以知道，基本上正反連接線纜都已經(jīng)達(dá)到了該USB口的峰值速率。由此可見這次的實(shí)驗(yàn)還是很成功的。

將USB儲(chǔ)存設(shè)備（U盤）遷移到Type-C下，看起來并不是一件太復(fù)雜的事情，遵照博文中的介紹基本上能夠?qū)崿F(xiàn)，并且保持不錯(cuò)的傳輸性能。（當(dāng)然，沒使用眼圖來分析信號(hào)完整性是硬傷，誰讓我沒有示波器捏）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，我重新審視了一下Type-C的說明，發(fā)現(xiàn)還有些地方并不是那么的明確。

舉個(gè)例子來說，U盤作為便攜設(shè)備，如果按照我當(dāng)前的設(shè)計(jì)使用USB插座的話，是否每次都需要攜帶一根Type-C的線纜才能使用這個(gè)U盤？如果直接用插頭的形式來設(shè)計(jì)這個(gè)U盤，可以省去一根線纜，那么有沒有可能出現(xiàn)兩個(gè)插頭設(shè)備需要相互連接的情形？（在失去主從的角色之后，Type-C連接件的插頭插座定義也開始變得混亂）

做完這個(gè)小實(shí)驗(yàn)，仍有些意猶未盡。兩個(gè)插頭一塊PCB就簡單的完成了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，會(huì)不會(huì)未免太簡單了。