给显示器加上 Type-C 一线通

最近换了明基的 SW240，其实是我妥协之下的结果，实在是割舍不下一些功能，所以想通过一些曲线的方法实现，这个过程中踩了不少坑，也学了很多东西，现在来分享一下。

Type-C 一线通

所谓的一线通，就是只使用一条 Type-C 线，连接设备和显示屏，同时实现供电、视频传输和数据传输，这个数据传输不仅仅包括显示器上连接的键盘鼠标硬盘这些外设，还包括显示器自身的数据（这在一些硬件校色显示器上是必须的，没有这个数据无法校色）。

如果显示器没有这个功能，我们可以想到使用拓展坞来做到类似的效果，真实践起来就发现其实这里面隐藏的坑不少。

如何输出视频？

以 SW240 为例，它有三个视频口，DVI-D、HDMI 2.0、DP 1.2，应该用哪个接口来实现呢？HDMI 是我经常用的，用它连接了一个切换器来使用更多的设备。这样看来，HDMI 是个好选择，实际测试中，发现两个问题：

1. C 转 HDMI 会消耗很多系统资源
   C 口包含的协议是 DP，所以这个转换过程本质上是 DP 转 HDMI，有一层转换自然会消耗更多资源。
2. C 转 HDMI 会有颜色误差
   这个误差肉眼看可能不会注意到，但当你用校色仪，就会发现它误差还是挺大的，平均 ΔE 高达 8，最大 ΔE 飙到了 15，用 PMU 校色得到的结果甚至不能通过，这种程度很难说能用。

前面提到，C 里面的协议是 DP，那么 DP 合适吗？结果是合适的，因为拓展坞做的，只是从 C 中分离出 DP 信号，再转送即可，不会有过高的资源消耗，不涉及转换自然也不会产生因转换而导致的颜色问题，所以视频，我们用 DP 接口。

如何供电？

其实市场之所以有 Type-C 一线通的需求，大部分原因，来自于 MacBook，如果想让 MacBook 在合盖状态下输出视频，就必须要有供电，所以，并不是说我不充电就可以不供电，其实供电是必选项。

为什么这会成为一个问题？直接在拓展坞的 C 口插上充电器不就行了？是这样没错，不过有些拓展坞的 C 口接头耐用度差，会导致针脚偏移，使用中一旦供电针脚触碰到数据针脚，Boom！天才吧一日游，换主板您是刷卡还是 Apple Pay？至于苹果在电路保护的设计方面需不需要负一定的责任，这就是另外的话题了。

如何避免呢？上述的拓展坞并不是那种劣质便宜货，主要是走量的大众品牌，当然上述问题在今天可能已经解决了，但保险起见，还是选大厂大牌产品，在这个案例中，我选的是 Dell DA310。

如何传输数据？

SW240 不具备 KVM 功能，它只有一根 USB 上行线，校色又必须用到这根线，所以它如果能在其他设备和 C 口设备当中自由切换那就很方便了。

没有 KVM 我们自己加一个外置 KVM？这个想法刚产生就被我否了，首先 KVM 大多是 HDMI 接口，刚才已经讲了，我们用 DP；其实也有 DP 口的 KVM，但他所有的口都会是 DP，我的 PC 目前还是 HDMI，之后如果购入 Mac mini 的话也是 HDMI，所以 KVM 不可行。

USB 切换器，市面上还有这种东西，本意是在不能共享打印机的场景下方便物理切换打印机用的，我们可以把“打印机”换成“上行线”，这样就能实现上行线的切换，利用显示器上的 USB，还可以切换键盘鼠标等外设。

怎么选呢？“USB 2.0 四进一出”，我买的是这个类型，“四进”指四台电脑，“一出”指一台 USB 设备，我知道你在想什么，能反过来插吗？不能，效果等同于没插。另外，这类设备通常是 USB 2.0，线不能太长，进出加起来不要超过 4.5m，超出的话电流太小会检测不到设备。最后，把切换器接到拓展坞的 USB 上就可以使用了。

拓展坞的线太短怎么办？

前置步骤都准备好了，线不够长，可以买个 C 公对母的线，注意还是得挑个插头质量好的，不然供电那一步的拓展坞就白选了。然后，我要说一个特别特别冷的冷知识：
Type-C 其实分正反

先别笑话我没常识，我知道 Type-C 可以正反插，但这不代表它不分正反。如果你按照我上面的步骤跟我买了一样的产品的话，插上 C 口延长线，你会发现键盘鼠标这些外设可能用不了，把延长线母口翻转一个面再插上就能用了，不是线坏了，这就是证明，Type-C 在极特殊情况下是分正反的。为什么？

网上几乎没有遇到这个问题的人，经过一段时间的研究，大概说一下我的理解，仅供参考。

这和 Type-C 的针脚定义有关，在公头上，它通过 CC1 来确认传输方向和正反插，当公头反转，母头仍然有 CC2 可供使用。在 2.0 模式下（对，Type-C 可以工作在 2.0 甚至 1.1 版本上），数据通过 D+ 和 D- 来传输，发现问题了吗？公头中他俩对应的位置上，即 B6 B7 是空的。

公头：

母头：

来设想一下：

1. 拓展坞公头位置不变，延长线母头反转，这个环节中公母沟通正常，无论它们方向如何，母头都可以正确接收公头的信息。
2. 延长线母头现在要把接收到的信息传送给它的公头，问题在这里产生，公头 B6 B7 是空的，如果在上一步中公母都是正的，没问题，空的针脚本身也不会有信息，但现在是反的，空的针脚有信息，应该有信息的 A7 A6 反而无信息。
3. 最后你会发现，插上的鼠标键盘无效，可如果插一个移动硬盘或者 U 盘这类存储设备，在或者外接个屏幕、网线，却可以正常使用，只留下一脸诧异的你在原地晒干了沉默。

关于如何处理上述第二步中的问题，有两个方案：

1. 将公头的 A5 与 B5 聚合，将 A6 与 B6 聚合，即无论设想中第一步的正反为何，延长线公头 6 7 两队针脚均有信号。
2. 简单粗暴，一一对应连接，母头收到谁有信号就传到公头对应位置上。

乍一看方案一的普适性更高，但经不住细想，因为这是在 USB 2.0 协议下的工作方式，如果上到 3.0 或更高，这种魔改连接方式会使高版本协议无法使用，所以不会有人采用这种方案。实际上使用的是第二种方案。

在公母沟通中，VCONN 可以包含 CC 的功能，但 CC 却不能替代 VCONN 的作用。像设想那样反插，本该出现在公头 CC1 一侧的 D+ 现在跑到了 VCONN 那侧，再往下接收延长线公头的设备就迷惑了，这不符合标准协议啊？于是抛弃 6 7 这两对针脚发来的信息，结果就是 2.0 的设备无法正常使用。

所以只要把延长线的母头通过正确的方式连接，无论它的公头如何与电脑连接，都可以正常使用所有设备了。

那为什么 3.0 或更高协议没这问题呢？因为它们用的是 VBUS 等其他针脚，不涉及 6 7 位置。

拓展方舟🚣

哈哈有没有想起被小学的“数学大本”里拓展方舟支配的恐怖。现在我们再进一步，在上面的设想第二步后面再加一步：

另找一根 Type-C 延长线，同样反转母头连接在上一根延长线公头后面，此时第二根延长线公头连接电脑，那此时键盘鼠标能用吗？

反转再反转，使得刚才错误的针脚信息回到了它该在的位置上，答案是可以，没错，它负负得正。

效果

做完上面这些步骤，就能真正实现“外挂 Type-C 一线通”了，试了一下，除了明基这款显示器不能自动切换信号源以外，体验非常好。不用的时候电源线也不需要拔下来，用北电的电能表实测，DA310 在待机状态下仅消耗 1W 左右功率（智能插座本身一般也消耗 1W 左右）。