Type-A接口改成Type-c接口的实验设计.doc

Type-A接口改成Type-c接口的实验设计Type-C只是一种接口，最直观的特点就是能够正反两面都能插上。于是在USB2.0协议下，需要将连接器A组的D+、D-端子与B组的对应端子直接相连。由于USB2.0的最高速率可以达到480Mbps，因此残桩不得长于2.5mm。跟着博文做实验，那么我们最先考虑的必然就是将什么东西迁移到Type-C下。最常见的USB设备就是U盘了，那么我们可以先拿它来做个实验。最常见的U盘是USB Type-A接口的，就是所谓的“插三次才找对方向”那种，该接口共有四个触点，从左往右分别是VBUS、D-、D+、GND。并不需要用到Type-C定义的CC接口，因此将U盘迁移到Type-C下面变得容易无比：只需要将这四根线分别对应连起来就可以了。其实刚刚有提到，为了保证信号完整性，残桩大小不得超过2.5mm，同样的，虽然平常情况下我们认为USB2.0的抗干扰性很好，但是为了保证信号高速稳定传输，还是要考虑传输线的特征阻抗才行。在一间不能进行阻抗控制的厂家制版，那么我们就需要自行计算（估算）线宽线距等参数，尽量让差分线的特征阻抗落在90±10的范围内，不然信号质量将得不到保证。祭出PCB特征阻抗计算神器Polar SI9000，结合双层板的参数，计算出差分线的线宽线距等参数，只要按照这样的参数来设计板子就好了。可以知道差分线线宽13mil，线距6mil的时候能够基本达到目标。但是这样我们还不过瘾，调整一下参数看看，发现G1和G2的宽度只要一致，对特性阻抗几乎没有什么影响。于是，我们可以放心的在差分线周边铺铜了：画好之后测量了一下残桩的长度，大概在2.45左右，侥幸满足要求，这里要提一下就是由于A端与B端的D+和D-线正好是交叉分布的，所以至少需要穿过板层2次才能满足电气连接的需要。然而板层厚度就有1.0mm，如果让某一条线穿过板子2次，那么就难以在2.5mm残桩长度的要求之下完成任务。因此在本例中让两条线各穿过板层一次，从而达到目的。整个板子的连线方式见下图：板子总面积为32*30mm。接下来就是送出制板，采购元件等。在此之前看到USB Type-C的连接件时还有些忐忑，觉得引脚非常难以焊接。后来咨询了淘宝卖家（出售连接件的），才知道原来可以将后部的屏蔽壳拆下来焊接的，只不过拆下屏蔽壳之后就前往别尝试连接Type-C 的插头，不然会将中间的芯顶出来，焊好之后屏蔽壳也装不回去了。由此看来Type-C的连接件是一种基于机器焊接的设计。最初计算参数的时候，PCB板厚被设置常规厚度1.6mm了，后来仔细查阅资料的时候才发现，Type-C座子的针长还不足1.6mm，如果使用1.6mm的板厚，将完全无法将座子稳定的焊接到PCB上。因此将板厚设置成为1.0mm之后重新计算的参数。我们先来看看座子：贴片引脚完全藏起来了，无法焊接。背面：揭开屏蔽盖：依旧不容易焊接：这个时候千万不要连接插头，不然就是下面这个样子了：露在外面的引脚很容易被碰弯，赶紧装回去，焊在板子上，从Type-C口看过去，真的是正反都一样的：接上U盘，接上Type-A转Type-C的转接线，U盘被顺利点亮了，计算机也识别到了盘内的数据：貌似看不出Type-C的正反，于是找了两张不干胶胶纸，分别贴在线缆的正面和反面。当然，粘贴的方式是不一样的，一个横着贴，一个竖着贴以示区分：横贴贴纸面向上的时候，数据传输率：不干胶竖贴面向上的时候的数据传输速率：由此可见线缆正反面数据传输率相差不大，信号完整性在可控范围内。突然想起以往参加活动曾经获赠过一个很牛的U盘，传输速率可以超过100MB/秒的。立马把它掏出来，发现U盘里还存储着一个用于测试传输的视频文件（大小大约为4G），将线缆竖贴贴纸面向上：再将横贴贴纸面向上：我们知道，USB2.0的理论速度是480Mbps，那么换算成MB/秒就是60M/秒。从这里我们可以看出，基本上已经达到USB2.0的理论速率了，那么，这个U盘在USB20下工作的真实速率到底是多少呢？使用同样的文件，我们将U盘接入PC背部的USB2.0接口，再次重复这一实验：由此可以知道，基本上正反连接线缆都已经达到了该USB口的峰值速率。由此可见这次的实验还是很成功的。将USB储存设备（U盘）迁移到Type-C下，看起来并不是一件太复杂的事情，遵照博文中的介绍基本上能够实现，并且保持不错的传输性能。（当然，没使用眼图来分析信号完整性是硬伤，谁让我没有示波器捏）。实验结束之后，我重新审视了一下Type-C的说明，发现还有些地方并不是那么的明确。举个例子来说，U盘作为便携设备，如果按照我当前的设计使用USB插座的话，是否每次都需要携带一根Type-C的线缆才能使用这个U盘？如果直接用插头的形式来设计这个U盘，可以省去一根线缆，那么有没有可能出现两个插头设备需要相互连接的情形？（在失去主从的角色之后，Type-C连接件的插头插座定义也开始变得混乱）做完这个小实验，仍有些意犹未尽。两个插头一块PCB就简单的完成了这个实验，会不会未免太简单了。