当代电子设备常见接口类型、协议及作用

随着计算机科学的蓬勃发展，以及现代化进程的逐步推进，每个人能在日常生活中接触到的电子设备越来越多，而这其中也包含着多种不同种类的接口。

面对这些繁多的接口，很多人都不清楚其名称和具体用处，甚至出现将USB-C接口称为“华为口”的现象。即使能正确分辨接口类型，在面对诸多同型接口的不同协议时，又会产生许多问题。

针对上述现象，本文试图结合个人所学知识，大致梳理一下常见的电子设备接口类型、协议及作用。

一、视频信号类

1.VGA接口

VGA接口也称为D-Sub接口，VGA接口采用15针插针式结构，里面传输分量、同步等信号，很多老显卡都带有这个接口。虽然液晶显示器可以直接输入数字信号，但为了兼容带有VGA接口的显卡，在液晶显示器上也带有VGA接口。显示器内置了A/D转换器，将模拟信号转换为数字信号在液晶显示器上显示。

VGA的最大分辨率仅为2048×1536，最高频率60Hz，而且容易受到其它信号干扰，在高分辨率下字体容易虚，信号线长的话，图像有拖尾现象。在数字设备高度发展的今天，VGA接口已逐渐退出舞台，一些显示器也不再带有VGA接口。

2. DVI接口

DVI的种类非常多，接口上有DVI-A、DVI-D、DVI-I，又可分为单通道与双通道。DVI-A（DVI-Analog）接口只传输模拟信号，实质就是VGA模拟传输接口规格，常用于转接显卡的DVI-I输出到VGA显示器接口。DVI-D（DVI-Digital）接口是纯数字接口，不兼容模拟信号。DVI-I（DVI-Integrated）接口，兼容DVI-I和DVI-D两种插头，兼容数字和模拟信号。它们的接口形状不同，如果接口不匹配就无法插入使用。

以下是这些接口所能支持的最大分辨率与刷新率：

3.HDMI接口

HDMI接口在2002年提出，现在已经发展到HDMI 2.1标准，而且随着行业发展，HDMI 2.1标准已经能够支持4K 120Hz及8K 60Hz，支持高动态范围成像（HDR），可以针对场景或帧数进行优化，向后兼容HDMI 2.0、HDMI 1.4。最主要的是，它是视音频同时传输的。

如今很多的显示器带有音箱，使用一根HDMI线，就可以同时完成图像和声音的传输，这也是HDMI的一大优势。也因为如此，HDMI成为了当今显示器最常见的接口。

HDMI在物理接口上，有几种类型。可以分为标准HDMI接口，mini HDMI接口和Micro HDMI接口。Mini HDMI接口和Micro HDMI接口通常用于移动设备。

4.DP接口

DP（Display Port）接口是HDMI接口的竞争对手。在一些显卡与显示器上，除了有HDMI接口，也带有DP接口。现已发展到DP1.4标准，能传输10bit的4K 120Hz视频，也可以支持8K 60Hz视频。

DP1.4协议在物理接口上能兼容标准DP接口、Mini-DP接口和USB-C接口。使用同时支持USB协议和DP协议的USB-C接口连接显示器时，可以直接使用显示器上的USB扩展坞。

二、数据传输类

1.USB接口

USB接口不光物理接口种类繁多，其支持的协议也是非常之多，很容易让人混淆。故在此从物理接口和支持协议两个方面，梳理一下USB接口的分类。

(1)物理接口

按照物理接口类型来分类，USB接口可以分成USB type A(USB-A)、USB type B(USB-B)和USB type C(USB-C)三大类，其中USB-A和USB-B又有其Mini和Micro版本，且支持USB3.0以上协议的USB-B接口外形又稍有不同。

(2)支持协议

USB协议从1996年的USB 1.0开始，至今已经发展到USB 4，且由于早期USB协议命名缺乏规范，致使很多人难以分清相近USB协议之间的区别。譬如，给你“USB 3.1 gen 2”和“USB 3.2 gen 2×1”两个名词，要你猜测那个协议更为先进，我猜很多人都会下意识选择“USB 3.2 gen2x1”，然而其实这两个协议内容相同，只是不同时代下的两种称呼罢了。

面对上述情况，往往需要详细了解各种USB协议，才能学会高效判断，下表梳理了目前为止的全部USB协议。

值得指出的是，由于历史原因，USB 3.0也被称为USB 3.1 gen 1，USB 3.1也被称为USB 3.1 gen 2。最容易混淆的点可以参看以下等式：

USB 3.0 = USB 3.1 gen 1 = USB 3.2 gen 1×1

USB 3.1 = USB 3.1 gen 2 = USB 3.2 gen 2×1

2.雷电（ThunderBolt）接口

雷电接口也叫雷雳接口，是Intel和苹果共同制定和研发的接口规范，Thunderbolt技术融合了PCI Express数据传输技术和DisplayPort显示技术，可以同时对数据和视频信号进行传输，并且每条通道都提供双向10Gbps带宽，雷电2协议可达20Gbps，雷电3和雷电4均可达40Gbps，提供了非常好的扩展性。

在物理接口上，雷电1和雷电2与Mini-DP一致，雷电3和雷电4则采用了USB-C接口，识别雷电接口最方便的方法是观察接口边上有无闪电符号（如下图）。

3.Lightning接口

Lightning接口是苹果于2012年9月12日，在美国旧金山芳草地会议中心苹果发布的全新接口，中文可将其译为”闪电”接口。新接口的发布，意味着苹果使用了长达9年的30针Dock接口将被正式取代。

Lightning接口目前常见于苹果的移动设备，可以实现充电、视频输出、数据传输，但最大传输速率较低，只有USB 2.0的水平。

目前苹果在移动设备上也在逐渐改用USB-C接口，诸如iPad Pro 2018以及后续机型，以及iPad Mini 6和iPad Air 4。

4.RJ45接口

RJ45接口就是我们最常见的网络设备接口，俗称“水晶头”，专业术语为RJ-45连接器，属于双绞线以太网接口类型。RJ-45插头只能沿固定方向插入，设有一个塑料弹片与RJ-45插槽卡住以防止脱落。这种接口在10Base-T以太网、100Base-TX以太网、1000Base-TX以太网中都可以使用，传输介质都是双绞线，不过根据带宽的不同对介质也有不同的要求，特别是1000Base-TX千兆以太网连接时，至少要使用超五类线，要保证稳定高速的话还要使用六类线。