不是外形一样就能混着插一文看懂常见的 USB 和雷雳协议_协定_线缆

这背后紧张有两个问题：一方面是 USB 4 规范的速率的设定；其余一方面便是现在大家常常碰着的 Type-C 背后利用协议不同，线缆协议能否完全支持这些协议。
在选购 USB 3 和 Thunderbolt 3 （以下简称为 TB 3）的线缆或是设备的时候，大家可能会碰着重金购买的设备完备不能利用，或是和官方宣扬的特性不符合的情形，但是追寻个华夏因时，每每会迷惑在两者之间繁芜的对应关系。

实在 USB 接口的形状和背后利用的协议并无对应关联。

以是我将不才文中详细先容这两部分，也希望这篇文章可以帮助到正在选购 USB 3 和 TB 3 线缆和干系接口设备的你。

注：本文写作时，USB-IF 只公布了一部分的 USB 4 协议的特性。
请把稳，USB-IF 未来可能会加入更多的特性。

USB Type-C 真的只是个接口的形状

一贯以来 USB 接口的形状多样，而协议实际上并不怎么多（加上 USB-IF 一向喜好给已发布的协议改个名，这点不才文中还会连续提到），以是给一样平常消费者的觉得便是一个接口对应一个协议。

下图展示了 USB 2 和 USB 3 的各种接口种类。
在这张图里我们可以看到，无论是在 USB 2 还是 USB 3 协议下，除了大家常见的 Type-A 口、Micro-B 口和 Type-C 接口以外，还有很多日常生活中不怎么见到的接口。
其余值得把稳的一点是，USB 2 和 USB 3 的 Type-A 口除了颜色不一样以外，接口的形状险些完备一样。

上述两点都能解释，USB 接口的形状和背后利用的协议实在一贯是毫无关联的两部分。

在 Type-C 接口上也同样是这个道理，USB Type-C 是接口形态和电缆规格，背后承载的协议可以是 USB 3 协议，也可以是 USB 2 协议、 未来的 USB 4 协议和 TB 3 协议。

这篇文章首先对接口形状和协议进行分离的目的在于，希望大家未来在选购硬件的时候不要只看到接口形状，而是要格外关注 Type-C 接口背后的多样协议，千万不要按图索骥、买错东西。

接口说完了，下面就要进入大家所关心的协议解释环节，TB 3 和 USB 之间的传输协议也是各有不同的，以是我会按照协议用场逐个进行解释。

这些 USB 传输协议我们很常用

数据传输

USB 协议的紧张任务便是传输数据，不同的 USB 标准带来的实质差异是拥有不同的传输速率。
只管 USB-IF 一贯喜好给老的协议改个新的名字，导致 USB 命名混乱，但从我列出的表中可以看出，在同一系列命名中，依旧摆脱不了「数字大的传输速率越快」这样的规律。

在实际购买中须要把稳的是，有些商家可能只标注 USB 3.1 和 USB 3.2 ，而非 Gen 1 或者 Gen 2 之类的额外参数，这正好是我们选购时须要考虑的重点。

显示传输

USB 传输协议也可以被用作显示传输，不过这一点仅限 Type-C 形状的接口。
这个形状的接口针脚最多，可以进入一个名叫「备用模式」（Alt-Mode）的状态，而显示传输正须要通过这个「备用模式」才能正常事情。

我们碰着的诸如无法点亮屏幕等问题，紧张是由于「备用模式」对付各大供应商来说并不是必选项，而是一个可选项。
也便是说，不是任何 USB-C 设备都须要支持所有的「备用模式」。
在选购时我们大家一定要理解自己购买的设备所支持的备用模式是否与线材支持的相融。

截至本文发布时，USB-IF 已经规定了如下的备用模式用于显示传输：

「备用模式」除了能用于显示传输以外，还将在未来支持以太网的传输。

音频传输

USB 还支持了针对音频的传输协议，方便类似于麦克风、扬声器、耳机、电话、乐器这样的设备利用 仿照旗子暗记 将音频流直接通报其他设备。
这类协议的低版本乃至无须任何驱动就可以跨平台利用，我们常见的免驱动的 USB 声卡一样平常就会利用该协议。

除此之外，利用 USB Type-C ，我们还可以让播放器直接将音频的 数字旗子暗记 传输到支持的耳机等音频输出设备。
这种模式能担保音频在传输的过程中受到的滋扰尽可能小，且担保质量，紧张为没有 3.5mm 音频插口的手机所用。

在日常利用的时候，我们可能须要把稳设备（比如手机）输出时详细利用的音频协议。
如果你的手机是仅支持数字模式输出音频的设备，那么耳机或者适配器必须要有 DAC（数模转换器，将数字旗子暗记转换为仿照旗子暗记） 和 运算放大器（将声音放大） ，否则我们将听不到任何声音。
这类手机包括但不限于 Google Pixel 2, HTC U11, Essential Phone, Razer Phone 等。

USB Type-C 在音频传输方面还供应了其余一套仿照模式：「音频适配器模式」。
利用该模式能将数字旗子暗记转换成仿照旗子暗记，额外拓展成支持左声道、右声道、地面声道三个输出声道以及一个麦克风输入声道的仿照音频旗子暗记接口。

为了担保最大兼容性， USB-IF 规定带有 USB Type-C 接口作为输入的耳机必须同时支持数字音频模式和音频适配器模式。

电源传输协议

除了传输数据，在日常生活中我们利用 USB 最多的场景可能便是充电了。
如何充电才能又快又安全？

USB 本身有一个标准的供电协议，现在也被合并进入了 USB Power Delivery 中。
USB Power Delivery 目前已经更新到了 3.0 协议了（下文简称 PD 3.0），PD 3.0 目前支持 5V、9V、15V 和 20V 四档电压，最大支持 100W 的功率输出，详细每个电压档位可以输出的功率和电流请看下图（须要把稳 micro-B 只支持 PD 1.0 协议，最大输出 60 W 的功率）：

在为电脑等高功率设备供电，须要输出 60~100W 范围功率的时候，牢记一定要利用能够承载 5A 电流的电线，否则可能会导致硬件破坏乃至人身侵害。

手机方面，Apple 目前在售的设备已经兼容 PD 充电协议。
Android 各个厂商虽会采取各式各样的快充协议，不过好在 USB PD 协议目前已经兼容了行业中部分的其他快充标准（比如 QC 4.0)，而且 Google 也逼迫规定了「2019 年往后发布的采取 USB Type-C 接口的新设备，必须确保与 USB-C PD 协议的兼容性」（ 信息来源 )。
相信在未来某一日，大家能够感想熏染到一根线缆到处充电的便捷。

传输高速的 Thunderbolt 3 实在也是多面手

数据传输协议

如果你对数据传输速率有极高的哀求，Thunderbolt 该当是你最先考虑采取的协议。

Thunderbolt 由 Intel 和苹果公司一起研发的高速数据传输协议，我们可以把它算作是将内置的 PCI-E 通道的另一种供用户利用的暴露形态，因此有着极高的速率传输上限。
比如 Thunderbolt 3 号称可以最大供应 40 Gbps （约 5GB/s）的带宽。

如果你在实际利用中创造达不到这样的理论极限速率，大概并不是出了什么问题。
根据微博 @iBuick 的测试，TB 3 最大只能供应 32 Gbps （约 4GB/s）的带宽 。
究其缘故原由还是为数据完全性让路，通过 TB 传输的每 8bit 数据都须要有额外的 2bit 校验位，这样才能担保在数据快速传输之时，又不在传输过程中产生问题。

TB 协议还配有独特的「菊花链」（Daisy-chain）技能。
这种技能可以让设备与设备通过线缆环环相连（如上图）变相达成一台设备连接到电脑的条件。
每个 TB 接口都支持以这样的形式最多串联 6 个设备，除了显示器并不支持菊花链功能（且必须位于菊花链的末端），一样平常 1 个 TB 口可以拓展给 6 个设备进行利用，菊花链中的带宽也是动态分配的。

显示传输

无论是何种版本 TB 协议，都是默认支持 DisplayPort 协议的，在连接到显示器显示画面时，可以直接通过 TB 内置的 DP 协议直接输出。
最新版本的 TB 3 协议兼容的是 DP 1.4 协议（最大支持 8K 60Hz或者4K 120Hz 10bit色深 HDR 视频的传输）。
须要额外把稳的是，Thunderbolt 的芯片名称是：Titan Ridge，否则仅支持 DP 1.2。

由于 TB 3 开始利用 USB Type-C，因此也有一个「替代模式」叫做 TB3 Alt Mode。
通过该模式，可以将显示流传输到事情在 USB Type-C 替代模式下的显示器。

比如 iPad Pro 2018 可以直策应用配套的线缆将画面推送到新款 LG UltraFine 5K 显示器上（新款支持 USB Type-C 替代模式）。
而旧款的 LG UltraFine 5K 显示器就没那么便捷了，你会创造是这两者是无法利用 Type-C 接口进行显示传输的。
老版本的只支持旧的 DP over Thunderbolt 3 模式，而这个模式不兼容 Type-C 进行显示输出，还是须要用到传统的 TB 线缆。

电源传输

TB 3 的电源传输利用的是标准 PD 3.0 协议，详细如何协商的可以看下图：

来自 USB 4 的实用新特性

上面说了那么多过去和现在利用协议的情形，那么未来我们将会利用的 USB 4 协议有哪些特性呢？

个中有几点可以特殊把稳下：

动态分配带宽可以让 USB 分线器 上的带宽利用变得更加彻底，比如一个 U 盘传输数据占用掉了分线器 10% 旁边的带宽，剩下 90% 的带宽可以开释给外置高速 SSD 利用，比较在旧版本的 USB 协议中所有设备均匀分享总带宽要好上不少。

逼迫支持 USB PD 3 充电协议实在是「仅有 USB Type-C 一种形态」带来的特性，所有的线缆在未来都能直接拿来充电，而且未来可能只须要一根线缆就能办理大部分的充电问题。
不过这样也会有一个问题，用户没办法估量电流会从哪个设备流向其余个设备，实际利用的时候可能会涌现用户所不肯望的「反向充电」情形的涌现。

把稳：本文写作时，USB-IF 标准化组织也只公布了上述的新特性，未来或许会加入更多的令人愉快的新特性，本文可能无法及时更新。

线缆选购指南

Type-C 接口目前和未来所有将会利用的协议都讲完了，但是设备和设备之间还须要线缆进行连接的，如果线缆不合格，纵然是吸收端和发送端都支持的某个协议的情形下，这个协议该当还是无法正常利用。

因此选购一条得当的线缆变得非常主要。

完全特性的 TB 3 线缆

TB 3 线缆在选购的过程中须要把稳 E-TAG 和供电的问题。

E-TAG 是为了担保 TB 3 线缆在长度超过 1 米时担保性能的物理硬件，放置在线缆的两端。
如果厂商重点宣扬了「长间隔传输性能」等特性，多数是具备 E-TAG。
长间隔的 TB 3 线缆如果两端没有 E-TAG，速率可能只有 20Gbps（而不是 40 Gbps）。
一样平常我们会把带有 E-TAG 的线缆称为主动线，没有 E-TAG 则被称为被动线缆。
用作 USB 线缆的时候，带有 E-TAG 的 TB 3 线缆只支持到 USB 2.0，数据传输方面会有一定的速率缺失落，以是算不上全能。

其次便是供电，虽然 TB 3 都支持 PD 协议，但并不是每根线都支持最高的 100W 功率，大部分的 TB 3 线缆可能只支持到 60W，须要在选购的时候额外把稳。

我目前用过的完全支持所有特性的 TB 3 线缆有：

推举的 Type-C 线缆

我这里只推举 Type-C 到 Type-C （简称为 C2C）线缆，紧张是由于其他的 USB 接口形状不会碰着 5A 那么大电流的情形，况且大家其他的 USB 接口的线缆也该当有不少了才对。
高品质的 Type-C 在我看来该当有以下条件：

我目前在用的符合上述特性的 C2C 线缆有：

当然我这里还有其他的 C2C 的线缆，它们或多或少都有点不那么完美：支持的 PD 功率只有 60W、传输速率只有 USB 2.0 的等级……在日常生活中目前也是够用的。

所有协议都支持的万能线缆

想要支持上述的我所先容的所有协议，那么买短间隔 TB 3 被动线缆准没错。
不过须要把稳避开短间隔的 TB 3 主动线（带 E-TAG）这个坑。

短间隔 TB 3 被动线缆是指的是总长度小于即是 1m 且没有 E-TAG 的 TB 3 线缆。
由于所有TB 3 的线缆都在两端带有 TB 3 协议的掌握器，除了 TB 3 和 100W PD 的支持，这种掌握器额外供应 Thunerbolt 备用模式、 DisplayPort 备用模式以及 USB 3.0 或以上的（掌握器芯片须要是 Titan Ridge 才会支持 USB 3.1）协议支持。

不过经由我的测试，确定是全功能的线缆就那么一条： Apple 雷雳 3 (USB‑C) 连接线 (0.8 米) 官网售价320元。

好了，以上便是我帮大家整理好的 USB 和 Thunderbolt 有关的内容，希望大家在选购自己心仪产品时能帮助到大家，免得被商家坑到，或是摧残浪费蹂躏韶光精力乃至钱财。