市场常用线缆接口知识科普
目前市场的线缆产品主要分为两大类，一种走电源讯号为主的POWER CABLE ASSEMBLY，主要指机柜内配的一些电子线、多芯线、排线和电源控制线等，还有一种就是我们所说的3C数码周边的线缆产品，比如VGA，HDMI，USB等等系列产品，今天我们针对目前接触的主流3C产品接口进行逐一科普分享。
POWER CABLE ASSEMBLY，主要指机柜内配的一些电子线、多芯线、排线和电源控制线等。
何为3C周边消费类产品
"3C产品"，广义的讲就是计算机(Computer)、通信(Communication)和消费类电子产品(ConsumerElectronics)，目前我们有接触到的接口标准主要有如下：VGA；DVI；HDMI；Displayport；USB；Thunderbolt；LAN。
VGA接口科普
简介：VGA（Video Graphics Array）是IBM于1987年提出的一个使用模拟信号的电脑显示标准，VGA最早指的是显示器640X480这种显示模式，VGA的英文全称是Video Graphic Array，也叫显示绘图阵列。
VGA技术的应用主要基于VGA显示卡的计算机、笔记本等设备，而在一些既要求显示彩色高分辨率图像又没有必要使用计算机的设备上，VGA技术的应用却很少见到。本文对嵌入式VGA显示的实现方法进行了研究。
基于这种设计方法的嵌入式VGA显示系统，可以在不使用VGA显示卡和计算机的情况下，实现VGA图像的显示和控制。系统具有成本低、结构简单、应用灵活的优点，可广泛应用于超市、车站、飞机场等公共场所的广告宣传和提示信息显示，也可应用于工厂车间生产过程中的操作信息显示，还能以多媒体形式应用于日常生活。
接口定义:VGA，Video Graphics Array，/D-Sub接口;VGA接口是一种D型接口,采用非对称分布的15pin 连接方式，共有15针，分成3排，每排5个孔。 VGA接口共有15针，分成3排，每排5个孔，是显卡上应用最为广泛的接口类型，绝大多数显卡都带有此种接口。它传输红、绿、蓝模拟信号以及同步信号(水平和垂直信号)。
VGA显示模式:VGA最早指的是显示器640X480这种显示模式，VGA的英文全称是Video Graphic Array，也叫显示绘图阵列。VGA支持在640X480的较高分辨率下同时显示16种色彩或256种灰度，同时在320X240分辨率下可以同时显示256种颜色。
在VGA基础上加以扩充，使其支持更高分辨率如800X600或1024X768，这些扩充的模式就称之为VESA(Video Electronics Standards Association，视频电子标准协会)的Super VGA模式，简称SVGA，现在的显卡和显示器都支持SVGA模式VGA接口就是显卡上输出模拟信号的接口，也叫D-Sub接口，传输红、绿、蓝模拟信号以及同步信号(水平和垂直信号)。
VGA数据线是用来连接电视的VGA接口和显卡的VGA接口的特殊线缆。
VGA数据线是用来连接VGA接口设备的线缆，长度有1.5米，3米，到100多米不等，因为它所采用的线材比较粗象电缆一样因此几十米上百米也不会出现明显的信号减退现象，不过相对于HDMI线就没那么清晰。
DVI接口科普
简介：DVI（Digital Visual Interface），即数字视频接口。它是1999年由Intel（英特尔）、Compaq（康柏）、IBM、HP（惠普）、NEC、Fujitsu(富士通)等公司共同组成DDWG（Digital Display Working Group，数字显示工作组）推出的接口标准。
DVI是基于TMDS(Transition Minimized Differential Signaling，转换最小差分信号)技术来传输数字信号，TMDS运用先进的编码算法把8bit数据(R、G、B中的每路基色信号)通过最小转换编码为10bit数据(包含行场同步信息、时钟信息、数据DE、纠错等)，经过DC平衡后，采用差分信号传输数据，它和LVDS、TTL相比有较好的电磁兼容性能，可以用低成本的专用电缆实现长距离、高质量的数字信号传输。TMDS技术的连接传输结构如图1所示。数字视频接口（DVI）是一种国际开放的接口标准，在PC、DVD、高清晰电视（HDTV）、高清晰投影仪等设备上有广泛的应用。
DVI一共分为5种标准，其中DVI-D和DVI-I分为“双通道”和“单通道”两种类型，我们平时见到的都是单通道版的，双通道版的成本很高，因此只有部分专业设备才具备，普通消费者很难见到。
两种DVI接口在传输数字信号时又分为单连接(Single Link)和双连接(Dual Link)两种方式。18针属于单连接DVI，传输速率只有24针的一半，为165MHz/s。在画面显示上，单连接的DVI的刷新率只有双连接的一半左右。一般来讲，单连接的DVI接口，最大的刷新率只能支持到1920*1080*60hz或1600*1200*60hz，即20寸到23寸的宽屏显示器可以正常显示。如果使用大屏幕液晶显示器，分辨率高于1920*1080，刷新率高于60hz的的话，24针的双连接DVI是必须具备的条件，否则会造成显示效果变差。
DVI、HDMI接口的区别与应用
DVI指数字视频接口，HDMI是高分辨率多媒体接口，DVI只支持视频信号，HDMI还支持音频信号。DVI/HDMI实际上是实现并串/串并转换，在发送端把并行的音视频信号转换成串行的TMDS信号，在接收端再把TMDS信号还原成音视频信号，这里的音视频信号是指未经压缩的原始信号。
目前连接到显示器的有几种方式，TTL、LVDS和DVI/HDMI。TTL是并行接口，关于使用并行接口的问题前面已经谈到，所以这种接口基本上只能在一些小尺寸的显示器上看到。LVDS采用差分的串行方式，缺点是支持的速率不够高，只能达到230MB/s左右，即SXGA的分辨率。另外LVDS也无法提供内容保护的机制，所以和TTL接口类似，LVDS主要应用在一些中小尺寸的显示器上。
DVI / HDMI可以支持到UXGA的分辨率，已经超过了高清电视需要的分辨率。DVI可以通过HDCP提供内容保护的功能，而HDMI本身就含有HDCP的内核。基于这两个因素，带HDCP的DVI或HDMI已被美国FCC强制规定必须加在与高清电视有关的电子产品上，例如高清电视机、有线机顶盒、DVD播放机等，欧洲、日本和韩国很快也会有类似的要求，我国可能会先将DVI接口作为一个可选项，之后再过渡为一个事实上的标准接口。HDCP的费用为15,000美元的年金，每组秘钥根据每单定货量的不同在0.5-10美分之间。
DVI / HDMI是点对点的连接，不能实现联网功能。在一台设备上如果需要接入多个其它设备，可以使用开关或分配器。DVI/HDMI的应用范围比较单一，只能用在与显示器有关的产品上，所以在数字家庭网络中属于终端接口，是数字家庭网络一个有机的组成部分。
HDMI接口 科普
时隔四年，2017-01-10日，8K 48Gb传输 HDMI2.1标准正式公布
HDMI，高清晰度多媒体接口（英文：High Definition Multimedia Interface）是一种全数位化影像和声音传送接口，可以传送无压缩的音频信号及视频信号。HDMI可用于机顶盒、DVD播放机、个人电脑、电视游乐器、综合扩大机、数位音影与电视机。HDMI可以同时传送音频和影音信号，由于音频和视频信号采用同一条电缆，大大简化了系统的安装。接口定义有：TYPE A.B.C.D.E。目前的市场产品主要有1.3版（1080p），1.4版（1080p，可用于3D） 2.0版（4K,60hz），2.1版（8K。60Hz）；为家电行业联合成立，有版权费，产品需要经过协会认证，主要在电脑，显示器，电视，投影等
目前最新版本的HDMI 2.1 版本支持更高的带宽（对于 HDMI 2.1 最高为（不一定为）48 Gb / s，而 HDMI 2.0 为 18 Gb / s），可支持高达8K 60和 4K 120的信号。它使用一种称为 FRL（固定速率链路）的新信令系统来实现更高的带宽，借助无损压缩（DSC），HDMI 2.1 为 8K120 支持高达 120 Gb / s 的带宽。HDMI 2.1 完全向后兼容，但是它将需要新的线材（相同的连接器）才能利用更高的带宽。HFR（高帧率）：HFR 是指超过 100fps（每秒帧数）的帧速率的术语，表示具有更高运动细节的平滑运动。电影通常以 24fps 的帧率拍摄和呈现，而游戏主机游戏历来以 30 至6 0fps 的帧率呈现，HDMI 2.1 的更高带宽将使 HFR 与 4K 分辨率结合起来使用。HDMI eARC（增强的音频回传通道）：自1.4版以来，音频回传(ARC)已成为HDMI 标准的一部分。音频回传允许你将所有源设备(如：蓝光，游戏机等)直接连接到电视，并具有一条为高清晰度多媒体电线将电视连接到接收器。这样可以实现接收器与电视之间的双向通信。音频从电视发送到接收器，或者接收器仅用一根电线将视频发送回电视。这也使你可以将设备连接到电视或接收器，并且所有设备都会将音频发送到接收器。这对于挂墙式电视或吊顶投影机来说非常有用。可是，音频回传的当前实现有一些局限性。有限的宽带(〜1 Mbps)限制了可通过返回通道发送的音频质量，从而无法将高质量的未压缩音频发送到接收器。增强音频回传解决了这些问题，并真正确保了显示器和接收器的前瞻性。它极大地增加了音频回传可以使用的宽带量，达到了令人印象深刻的37Mbps。这种额外的宽带可以发送未压缩的5.1和7.1音频，例如杜比TrueHD和DTS-HD MA，它们通常是杜比全景声(Dolby Atmos)和DTS：X的载波信号。HDMI VRR（可变刷新率）：你可能已经知道 Nvidia G-Sync 和 AMD FreeSync，HDMI VRR 是用于 HDMI 上可变刷新率的类似标准规范。通过同步电视的刷新速率以实时匹配主机或 PC 的帧速率输出，VRR 可以减少抖动、撕裂和延迟，从而使游戏更加流畅。电视和主机 / PC 都必须支持 HDMI VRR。HDMI QMS（快速媒体切换）：过去，只要你的设备正在更改发送信号的参数(例如电视)，屏幕就会变黑几秒，而电视会调整为新的信号。这在游戏机上尤其明显，因为游戏机的输出刷新率甚至分辨率有时会根据内容而变化。快速媒体切换可解决此问题。当兼容的信号源连接到兼容的显示器并切换格式时，显示器将不再显示黑屏，在不干扰黑屏的情况下立即在模式之间进行切换。HDMI ALLM（自动低延迟模式）：自动低延迟模式(ALLM)，也称为自动游戏模式，是专为游戏玩家而设计的另一项出色功能。受支持的电视在自动低延迟模式允许下，检测到正在玩的游戏时自动启用电视的低延迟“游戏”模式。这免除了你每次开始播放时都必须手动启用它的麻烦。它甚至知道玩游戏、在YouTube上观看游戏或观看电影之间的区别，并根据需要自动进行切换。
DISPLAYPORT接口 科普
2019年6月26日VESA正式发布了display port2.0标准，物理带宽达到80Gbps，一举超过hdmi2.1的48Gbps。
现在可以支持10K@60Hz无压缩，16K@60Hz无损压缩或者同时支持2个4K(VR需要用两个)，3个2K显示器。dp2.0既可以使用dp线也可以使用usb type-c线，使用type-c线时还有usb功能，还可以给笔记本和手机充电？
dp2.0把面板重放功能从显卡移到了显示器里面，这样可以降低笔记本和手机的功耗。使用type-c线时速度会减半，因为type-c是全双工，dp是单工。dp2.0的物理层是基于雷电3，usb4.0的物理层也是基于雷电3，所以这俩技术上是一样的，只是通讯协义和接口不一样。
DisplayPort的技术优势
1）高带宽
在高清晰视频即将流行之际，没有高带宽的显示接口是无法立足的。DisplayPort问世之初，它可提供的带宽就高达10.8Gb/s，最新的DP2.0更是高达80Gb/s.
2）最大程度整合周边设备
和HDMI一样，DisplayPort也允许音频与视频信号共用一条线缆传输，支持多种高质量数字音频。但比HDMI更先进的是，DisplayPort在一条线缆上还可实现更多的功能。在四条主传输通道之外，DisplayPort还提供了一条功能强大的辅助通道。可以直接作为语音、视频等低带宽数据的传输通道，另外也可用于无延迟的游戏控制。
3）内外接口通吃 目前DisplayPort的外接型接头有两种:一种是标准型，类似USB、HDMI等接头;另一种是低矮型，主要针对连接面积有限的应用，比如超薄笔记型电脑。两种接头的最长外接距离都可以达到15米，除实现设备与设备之间的连接外，DisplayPort还可用作设备内部的接口，甚至是芯片与芯片之间的数据接口。
4）简化相关产品的设计
HDMI是在DVI的基础上发展而来的，它们都使用了TMDS(最小化传输差分信号)信号传输技术，图像传输前数字信号必须经过TMDS电路转换为TMDS信号。而采用DisplayPort，数字信号可直接输出，不需要TMDS转换电路。不仅如此，DisplayPort同样可简化LCD内部设计。因为DVI、HDMI不能直接驱动时序控制器，所以VGA或TMDS信号输入LCD后，必须转换成LVDS信号。相比之下，DisplayPort则实现了与面板的集成，可直接驱动面板进行显示，精简了LVDS转换电路。
5）具备高度的可扩展特性
尽管DisplayPort 1.0标准只支持一条音频流传输，但DisplayPort具备高度的可扩展特性，要让它同时传输多条视频或音频流并不是一件困难的事情。
6）内容保护技术更可靠
DisplayPort也想把触角延伸到消费电子领域，而这个领域对版权的保护十分敏感，如果没有相应的内容保护技术，即使其优势再大也很难获得影片供应商的青睐。DP比HDMI的分辨率更高，属于专业设备输出/输入接口，一般的显示器和电视都没有，属于比较罕见的接口
USB接口 科普
简介：USB ,是英文Universal Serial BUS（通用串行总线）的缩写，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。是应用在PC领域的接口技术。USB是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的。USB具有传输速度快（USB1.1是12Mbps，USB2.0是480Mbps, USB3.0是5 Gbps），使用方便，支持热插拔，连接灵活，独立供电等优点，可以连接鼠标、键盘、打印机、扫描仪、摄像头、闪存盘、MP3机、手机、数码相机、移动硬盘、外置光软驱、USB网卡、ADSL Modem、Cable Modem等，几乎所有的外部设备。
.USB的应用
USB是一个使计算机周边设备连接标准化、单一化的接口，其规格是由Intel（英特尔）、NEC、Compaq、DEC、IBM（商业机器公司）、Microsoft（微软）、Northern Telecom联系制定的。
USB还有一个显著优点就是支持热插拔，也就是说在开机的情况下，你也可以安全地连接或断开USB设备，达到真正的即插即用。
目前USB设备虽已被广泛应用，比较普遍的是USB2.0接口，它的传输速度为480Mbps每秒。比USB 1.1标准快40倍左右，速度的提高对于用户的最大好处就是意味着用户可以使用到更高效的外部设备，而且具有多种速度的周边设备都可以被连接到USB 2.0的线路上，而且无需担心数据传输时发生瓶颈效应。
通用串行总线(英语:Universal Serial Bus，缩写:USB)是连接计算机系统与外部设备的一种串口总线标准，也是一种输入输出接口的技术规范；需要加入协会，并且产品要有协会认证，但是不需要版权费用；根据传输速度分为USB:2.0，USB:3.0，USB:3.1以及USB 4；USB 3.1以及USB 4（俗称type C）具有传输数据，传输声音和影像以及充电功能，最大功率20V 5A（100W），需要有IC(E-MARK),最大传输到40G；USB2.0（480Mb/s）和3.0（5G）只有传输数据和充电功能，最大功率5V 1A（5W）。目前USB实际标准对应的各接口的传输速率如下：
USB 4 应用的cable 接线图
以上信号按照功能主要可以分为5类：
第一类：Power有关的信号，包括
a）VBUS，USB线缆的bus power（和我们通常意义上VBUS保持一致）。
b）VCONN（只有在插头上才会有该信号），用于向插头供电（由此可以推测出有些插头中可能会有电路）。
c）GND，接地
第二类：USB 2.0数据线，D+/D-，它们在插头端只有一对，和旧的USB 2.0规范一致。但为了支持正反随意插。在插座端定义了两组，这样插座端可以根据实际情况进行合适的mapping。 第三类：USB3.1数据线，TX+/-和RX+/-，用于高速的数据传输。插头和插座端都有两组，用于支持正反随意插。
第四类：用于Configuration的信号，对插头来说，只有一个CC，对插座来说，有两个CC1和CC2。
第五类：扩展功能所需的信号，具体使用场景由相应的扩展功能决定。
对于3.1中所描述的不同类型的插座和插头，这24个管脚以及信号不一定全部使用，具体可参考USB Type-C的规范，另外大家可能注意到了，USB Type-C 24个管脚信号中，Power类（GND/VBUS）和数据类（D+/D-/TX/RX）是完全对称的（对Power来说，无论怎么插，都是一样；对数据线来说，简单的路由一下，就可以工作）。剩下的，包括CC、SBU和VCONN，用于方向、线类型等检测.
Thunderbolt 接口科普
雷电的关键特性
LAN 接口科普
要连接局域网，网线是必不可少的。在局域网中常见的网线主要有双绞线、同轴电缆、光缆三种。双绞线，是由许多对线组成的数据传输线。它的特点就是价格便宜，所以被广泛应用，如我们常见的电话线等。它是用来和RJ45水晶头相连的。它又有STP和UTP两种，我们常用的是UTP。
RJ是RegisteredJack的缩写，意思是“注册的插座”。常用的有RJ-11和RJ-45，计算机网络的RJ-45是标准8位模块化接口的俗称。
接口定义：
RJ-45插头是一种只能沿固定方向插入并自动防止脱落的塑料接头，俗称“水晶头”，专业术语为RJ-45连接器（RJ-45是一种网络接口规范，类似的还有RJ-11接口，就是我们平常所用的“电话接口”，用来连接电话线）。之所把它称之为“水晶头”，是因为它的外表晶莹透亮的原因。双绞线的两端必须都安装这种RJ-45插头，以便插在网卡（NIC）、集线器（Hub）或交换机（Switch）的RJ-45接口上，进行网络通讯。
RJ-11: 是一种电话线类连接器, 支持2线和4线, 也就通常所说的4P/2C, 4P/4C结构。在计算机系统 RJ-11水晶头中，RJ11主要用来联接modem调试解调器。日常应用中，RJ-11常见于电话线。
RJ12水晶头用于语音通信的，结构和前两种一样，但是有六根针脚（6p6c）。同时还衍生出六槽四针（6p4c）和六槽两针（6p2c）两种，是一种电话线类连接器。
分类
双绞线常见的有3类线，5类线和超5类线，以及最新的6类线，前者线径细而后者线径粗，型号如下：
1）一类线：主要用于传输语音（一类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆），不同于数据传输。
2）二类线：传输频率为1MHZ，用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输，常见于使用4MBPS规范令牌传递协议的旧的令牌网。
3）三类线：指目前在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆，该电缆的传输频率16MHz，用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输主要用于10BASE--T。
4）四类线：该类电缆的传输频率为20MHz，用于语音传输和最高传输速率16Mbps的数据传输主要用于基于令牌的局域网和 10BASE-T/100BASE-T。
5）五类线：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，传输率为100MHz，用于语音传输和最高传输速率为10Mbps的数据传输，主要用于100BASE-T和10BASE-T网络。这是最常用的以太网电缆。
6）超五类线：超5类具有衰减小，串扰少，并且具有更高的衰减与串扰的比值(ACR)和信噪比(Structural Return Loss)、更小的时延误差，性能得到很大提高。超5类线主要用于千兆位以太网（1000Mbps）。
7）六类线：该类电缆的传输频率为1MHz～250MHz，六类布线系统在200MHz时综合衰减串扰比（PS-ACR）应该有较大的余量，它提供2倍于超五类的带宽。六类布线的传输性能远远高于超五类标准，最适用于传输速率高于1Gbps的应用。六类与超五类的一个重要的不同点在于：改善了在串扰以及回波损耗方面的性能，对于新一代全双工的高速网络应用而言，优良的回波损耗性能是极重要的。六类标准中取消了基本链路模型，布线标准采用星形的拓扑结构，要求的布线距离为：永久链路的长度不能超过90m，信道长度不能超过100m。
8）超六类线：超六类线是六类线的改进版，同样是ANSI/EIA/TIA-568B.2和ISO 6类/E级标准中规定的一种非屏蔽双绞线电缆，主要应用于千兆位网络中。在传输频率方面与六类线一样，也是200～250 MHz，最大传输速度也可达到1 000 Mbps，只是在串扰、衰减和信噪比等方面有较大改善。
9）七类线：该线是ISO 7类/F级标准中最新的一种双绞线，它主要为了适应万兆位以太网技术的应用和发展。但它不再是一种非屏蔽双绞线了，而是一种屏蔽双绞线，所以它的传输频率至少可达500 MHz，是六类线和超六类线的2倍以上，传输速率可达10 Gbps。
10）八类线：Cat8八类网线是最新一代双屏蔽（SFTP）的网络跳线，它拥有两个导线对，可支持2000MHz的带宽，且传输速率高达40Gb/s。此外，Cat8网线可以与向上兼容所有的RJ45线缆，是专门为25/40GBASE-T应用而设计，不过其传输距离较短，仅有30m，特别适合短距离数据中心的服务器、交换机、配线架以及其他设备的连接。
接线标准参考
将水晶头面向自己（小尾巴在背面）
从左到右线序1 2 3 4 5 6 7 8
568A标准：白绿 绿 白橙 蓝 白蓝 橙 白棕 棕
568B标准：白橙 橙 白绿 蓝 白蓝 绿 白棕 棕
END
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