认识USB、Type-C、闪电、雷电接口

 

本文首发于公众号【程序员华仔】

前言

之前写过一篇文章（探究Lightning接口），在写那篇文章的时候，我自己就混淆了闪电和雷电接口。当时搞不清楚USB、Type-C、雷电等接口的区别与联系。为了弥补这方面知识的不足，花了几天时间，学习了相关的知识，这才有今天这篇文章。

在我们生活中，经常看到或听到关于USB接口、micro usb接口、Type-C接口、雷电和闪电接口这些名称，但是很多人搞不清楚这些接口的区别，甚至有些人对于某些接口都没有见过模样。今天我就图文并茂地介绍下。

USB接口

USB接口很多人见过，也都是用过。它就是如下图的样子。

USB全称Universal Serial Bus，中文名称通用串行总线，由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司于1994年底联合提出。USB接口是生活中最常见的接口之一，无论是充电还是数据传输都会使用它。

对于USB接口，我打算从USB的速度和类型两方面说明

速度

USB的速度，这里指的是USB接口的数据传输的速度。

从USB1.0版本发布到现在，已经有26年的发展（1996-2022），它的数据传输速度并非一成不变。恰恰相反，从最早的1.0版本，当时速率只有1.5Mbps， 到现在最新的速度达到40Gbps，USB传输速度不可谓不快。

以下是各个USB版本速度及发布时间情况。

这里需要说明：

USB1.0版本速度太慢了，已经早早淘汰了；目前大部分还处于2.x版本，如服务器端的数据交换，移动硬盘数据拷贝；USB3.x版本有替换2.x的趋势，从上图可以看出，3.x比2.x要快上一倍的速度。不过市面上使用3.x的接口的设备远没有2.x的多；对于4.0，速度是最快的（达到40Gbps），但由于新发布，市面上使用比较少，普及率不高；

类型

USB接口发展到今天，共有三种类型：USB Type-A，USB Type-B和USB Type-C，下面依次说下。

USB Type-A接口

USB Type-A 简称为USB-A。目前市面上常见的USB-A接口如下图所示。

USB-A接口内部有4个触点，其中两侧的2个触点稍长一些，中间的2个触点稍短一些。这是因为两侧较长的触点负责电力连接，中间的两个稍短的触点负责数据通讯。

后来USB-IF和Intel等大公司又推动USB-A接口的发展，出现了USB-A的变体。这种接口整体大小没有变化，只是内部触点数量由此前的4个增加到了9个，当然啦，性能也大幅度增强。

USB-A以及变形种类型，主要用在电脑、数据线连接，速度主要以2.0的为主，当然3.0在替换过程中。

USB Type-B接口

简称为USB-B，相对于USB-A和USB -C来说，USB Type-B接口市面上就少多了。

USB Type-B的接口定义图如下，

这是一种方形的接口，主要用于大型设备，例如打印机设备。由于这些大型的设备，都需要稳定可靠的连接器，USB-B接口刚好派上用场。当然在数据储存和采集、视频传输、游戏硬件接口上也能看到它的身影。

下图就是USB-B的实际图示，

下图是打印机USB-B接口示意图

USB Type-B有两种版本：

一种是USB 2.0或更低版本的方形接口；

另一种是USB 3.0或更高版本方形接口；

两个版本只是传输速度不同，当然也不能兼容。

USB Type-C接口

USB Type-C 有时也叫USB-C，或者叫Type-C，下面我们统成Type-C，是一种新型的物理接口类型，其规范由USB标准化组织USB-IF发布。相较于USB Type-A来说，Type-C有着体积小、支持盲插等特点，彻底解决了’USB永远插不准‘的世纪难题。

与前面两类接口形状不同（椭圆形接口），支持正反插。

Type-C内部可以容纳更多的针脚也是它的特点之一。由于单个针脚的体积更小，所以在Type-C接头内部最多可以容纳24个针脚，也就是常说的满pin的针脚。

Type-C的出现也使第一代雷电接口变得无用。拥有超高带宽的同时它还支持高达100W的强悍电力传输，另外，Type-C接口还可作为视频输出接口，并不仅限于充电及传输数据。这为后来的雷电3和Type-C融合奠定了基础。

在应用方面：Type-C由于体积小，支持正反插。很好地在手机（安卓手机）上普及。

小结：

USB Type-A、USB Type-B、USB Type-C，其实只是一种接口规格（也可以说是一种外观）。从本身的翻译看，type也是类型、形状的意思。

其中Type-A一般用于PC，也就是电脑上用来插鼠标键盘的接口；Type-B一般用于大型USB设备，比如打印机；而Type-C则主要用在手机（安卓手机）、笔记本，其最大的优点是两面可插。

从传输效率看，传输效率与接口类型关系也不大，更多取决于传输协议。例如USB-A接口就有2.0与3.0的区别。

对于USB接口来说，只是一种连接端口的总称，不同的连接采用了不同的协议，那么就有不同的传输性能。比如Type-C接口，凭借USB3.1Gen2标准，它可以为设备提供高达100瓦的功率，同时可以以高达10Gbps的速度传输数据。如果它再与Thunder bolt3技术集成，传输速度可以高达惊人的40Gbps。再如USB-B，采用了不同的协议，因而有2.0和3.0版本之别。

还有USB接口，特别是Type-C接口，就像是一个均码的马甲，做到了大家都可以穿，所有设备都能通用，只是传输速度会根据不同的协议而不同，有可能是5Gbps，也可以是超高速的10Gbps,甚至是40Gbps的速度。其实，在实际使用中，速度方面不很重要了，重要的是统一了外型，统一了接口。

micro usb接口

这个接口，在早期的安卓手机上使用比较广。在安卓手机爆发的时代，手机接口变小了，Micro-USB正好赶上，以至于很多人管它叫安卓线。这个接口的传输速度主要是USB 2.0，即它的最大速度也就是5Gbps。

还有这种接口有很多槽点，其中最让人尴尬的就是经常找不到正反面。还好，现在已经被type-C接口替换掉了。这里就不详细说了。上一张图略微展示下。

闪电接口

苹果公司为自己的产品创建了一个自己的接口：Lightning接口。此接口适用于从iPhone、iPad到Apple Pencil手写笔、妙控键盘、妙控鼠标等配件的大多数iDevice移动设备。

Lightning是在2012年随iPhone5首次向世界推出的，当时苹果想用这个新的端口来代替旧款iPhone上陈旧、缺乏技术和笨重的30针连接器。具体详情看下我的文章（探究Lightning接口）

至于为什么苹果要开发Lightning接口？

个人觉得，主要是当时安卓手机使用Micro-USB接口。通过上文可知，Micro-USB并不是很好的选择。在当时来说，苹果的Lightning接口的确显得更加优秀。

然而，随着安卓手机转向Type-C接口后，Lightning接口就显得有一些落后了，无论是供电还是传输性能上都存在较多的限制，苹果也知道Type-C这类接口拥有更高的性能，能够为用户带来更高的生产效率。只是牵涉到利益问题，Lightning接口作为苹果的利润奶油之一，所有生产Lightning数据线的厂商都需要向苹果支付一笔不菲的“认证”费用。若放弃了Lightning接口，这也意味着苹果将失去通过销售与 iPhone 配合使用的每条 Lightning 数据线和配件所获得的收入。

雷电接口

雷电接口即Thunderbolt，这个标志在Mac电脑上经常看到。2011年，英特尔与苹果合作开发的、技术代号为“Light Peak”的Thunderbolt正式公布。雷电接口融合了PCIE和DisplayPort两种通信协议，所以在Type-C之前，雷电接口是罕见同时支持高速数据传输和视频/音频传输的多功能接口，即同时具备USB和DP或HDMI/DVI/VGA转接输入/输出功能。且因其带宽达到10Gbps（雷电2为20Gbps），可以说是非常先进的接口扩展技术。但是苹果产品比较昂贵，雷电相关接口未得到普及。

雷电接口逐渐被用户所熟知是在雷电3阶段，这是因为雷电3也采用了通用度更高的Type-C物理接口。但当时由于雷电3还没有远远达到多人了解的情况，所以很多用户将Type-C和雷电3联系在了一起，傻傻分不清楚。其实很好理解，雷电3的物理接口一定是Type-C，但物理接口是Type-C的不一定支持雷电3。一种很好的区分方式：支持雷电接口的，都会在接口处标识一个闪电的标志。

雷电3是目前功能最全的协议，无论是传输速度、视频拓展还是充电都是目前性能顶级的接口协议。但搭载雷电3的USB-C接口大部分都出现了诸多高端设备上，比如苹果MacBook笔记本或iMac等设备。而且雷电接口支持PCIE通信协议，所以雷电3接口还可以直接连接外置显卡。

大一统的USB4

正如前面所说一样，雷电3如此好用。那有没有可能改变这一局面呢？还真有，USB-IF组织推出了USB4规范，彻底改变了雷电3接口标准的巨额成本问题（雷电3是英特尔联合开发的，英特尔公司要收取高额的授权费用，这也是雷电3一直得不到其他厂商采用的原因，也就普及不开）。

2019年9月份，USB-IF组织推出了USB4规范，USB 4整合Thunderbolt3的先进技术，直接具备了超大带宽的数据传输能力，支持和雷电3同等的视频拓展能力，具备充电功能。可以说，一枚全功能的USB 4接口是目前功能最全、体积最小、速度最快的物理接口。并且向下兼容USB 3.2、3.1、3.0、2.0，兼容雷电3。

这里还得说个小故事：2019年3月份，英特尔宣布向USB-IF开放Thunderbolt协议，USB4具备了雷电3的所有功能特性，并且免费向大众开放。以后众多厂商可以使用USB4接口标准获得雷电3的高性能标准，这样做势必会让雷电3进一步的普及，加速高性能接口标准的落地。

最后我们相信：一个承担充电、数据传输以及视频拓展等任务，而可以将以上任务全部包揽并且还可以获得更好的性能的接口将一统天下。这个接口就是搭载USB4规范的USB-C接口。具有100W大功率的充电、40Gbps的数据传输速度以及支持拓展5K分辨率的显示器也使得其成为了目前功能最强大的接口。

参考资料：

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1683777966392729786&wfr=spider&for=pc

https://www.chongdiantou.com/archives/60801.html

http://www.360doc.com/content/20/1116/13/28729337_946108705.shtml