纵观接口风云，笑看线路人生

编者按：如果给你一个下午的时间，让你把家里各种各样的线统计一下，你一定会感叹：“天哪，我家怎么会有那么多的线！”是的，如果你刚好是一位怀旧的人，你曾经不舍得扔掉的各种“线”，现在已经成了你的负担，相信很多人已经有了这样的烦恼。因此，我们将用两期的时间，为大家梳理生活中常见的线以及相应接口，一起与读者聊聊它们的故事。

主持人：

倪俊杰 浙江省桐乡市凤鸣高中

嘉 宾：

刘宗凡 广东省肇庆市四会中学

邱元阳 河南省安阳县职业中专

杨 磊 天津市第五中学

沈伟春 浙江省余杭教育学院

在上一期的文章中，我们举例介绍了手机充电线、数据线以及各种音频、视频线的发展史。受篇幅限制，有关数据线的一些扩展知识未能展开。比如，如何挑选不同材质的数据线？除了有线连接还有哪些无线连接的方式？无线充电可以做到吗？对于这些问题，在我们作者群里，大家讨论得相当“激烈”，也分外“来劲”，都有独到的观点。为此，本期我们将延续上期话题，继续探讨有关数据线、接口的故事。我们也邀请了创客达人，来动手实践无线充电技术。

数据线的选择

倪俊杰：市面上数据线五花八门，材质也良莠不齐，我们应该怎么选择呢？

刘宗凡：对于手机等数码设备，大家往往能了如指掌，各项参数如数家珍，这对我们购买设备是很有帮助的。而用于充电和传输数据的线缆，却被大多数人忽视了。其实，劣质线缆对数码设备的危害是不小的：①可能损坏设备；②可能无法同步设备、传输数据，或者经常断开数码设备与电脑的连接、无法稳定传输数据；③可能无法正常充电或充电速度极慢，或者无法实现快速充电；④线缆本身容易损坏；⑤连接器端可能脱落，发热异常

正是因為这样，市面上可买到的线缆，价格从几块钱到上百块钱不等，价钱差别很大，质量也往往差之千里。我们如何选择一条好的线缆呢？我觉得可以先来认识数据线有哪些外皮材质。

1.PVC数据线

聚氯乙烯，英文简称PVC（Polyvinyl chloride），是氯乙烯单体（vinyl chloride monomer，简称VCM）在过氧化物、偶氮化合物等引发剂或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物。它的优点是造价低、绝缘性能好，相对也比较便宜；缺点是比较硬，容易造成断裂或脱皮，有比较明显的塑胶味道，会释放有毒物质。

2.TPE数据线

TPE（Thermoplastic Elastomer 热塑性弹性体）材料是一种具有橡胶的高弹性、高强度、高回弹性，又具有可注塑加工的特征的材料。它的优点是加工性能优异，有优良的着色性、耐候性、耐温性，触感柔软，抗疲劳，安全无毒、没有异味；缺点是不耐脏，使用不当容易出现爆皮，相对编织线来说不够结实。

3.尼龙编织数据线

尼龙编织数据线是使用尼龙-66来制作的，又称锦纶66、聚酰胺-66、聚己二酰己二胺，具有阻燃性、高强度性、耐磨性、电绝缘性等特点，其塑胶原料为半透明、白色或黑色结晶形聚合物，具有可塑性。它的优点是抗拉能力强，回弹性好，不容易出现缠结，耐用性极佳，不易变形；缺点是吸湿性较大，尺寸稳定性不够。

4.聚酯纤维编织数据线

聚酯纤维（polyester fibre）是由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维，简称PET纤维（涤纶）。它的优点是具有优良的耐皱性、弹性和尺寸稳定性，耐日光，耐摩擦，有较好的耐化学试剂性能；缺点是耐强碱性较差，染色性能较差。

5.凯夫拉数据线

凯夫拉是美国杜邦（DuPont）公司研制的一种芳纶纤维材料产品的品牌名，材料原名叫“聚对苯二甲酰对苯二胺”。它的优点是密度低、强度高、韧性好，耐高温、易于加工和成型，坚韧耐磨；缺点是价格较高。

邱元阳：Type-C数据线现在逐渐成为安卓设备的主流线缆，能顺利实现快充的一个必备条件是使用优质的数据线。搭载QC3.0快充的设备需要3A的电流才能激活快充功能，但老旧的数据线只能提供2A的电流，快充是无法实现的。

高品质的Type-C数据线，放大以后应该如图1所示，由多个部分组成。劣质线缆往往在内部使用低廉材料填充，在充电或传输数据时容易出问题。

在我们不能剪开线缆来判断优劣时，可以看看线缆是不是符合USB标准化组织（USB Implementers Forum，USB-IF）的认证规范（如图2）。如果不符合USB-IF宣布的USB Type-C认证规范，这样的线缆最好还是不要买为好。

杨磊：苹果设备对线缆的要求是很高的，如果使用没用经过苹果认证的线缆，将无法识别设备，不能充电，通过苹果MFi认证（MFi是一个缩写，为苹果公司Made for iOS的英文缩写，是苹果对配件厂商授权生产的一种使用许可标志，如图3）的数据线才能购买。通过MFi认证的苹果配件，对其元器件品质、生产工艺都有一定的限制，且苹果不会为使用没有通过认证的配件导致损坏的产品进行售后保修。

通过MFi认证的苹果数据线，或者说正品数据线，均使用一体化设计，做工精致，小巧灵活，耐用且双面可用，绝缘层质地柔软，十分容易弯曲，凹槽十分工整，工艺水平比较高。

非MFi数据线虽然通过破解能在苹果设备上使用，并且在充电速度、传输速度这些我们日常使用的功能上，非MFi认证的数据线基本可以赶上MFi认证的数据线，但是非MFi认证的数据线最大的问题在于电流的稳定性差，很可能把设备充坏了。尤其是遇到电压不稳定、使用较差的充电头的时候。

无线连接技术

倪俊杰：上一期文章中，我们介绍的数据线、充电线等基本都是有线连接。那么有没有无线连接的方式呢？选择无线连接，我们应该注意什么？

杨磊：随着经济社会的不断发展进步，现代通信技术也开始在人们的工作生活中占有越来越重要的地位。无线技术的发展应用在方便人们沟通交流的同时，也在一定程度上促进了通信技术的更新和发展。无线通信技术在传统的通信应用方式基础上进行了创新，能够最大程度地弥补当前实际通信应用中方式单一化、覆盖面不全等缺陷，进一步满足了普及化、全球化和多样化的信息交流，从而使其在未来的发展中有非常广阔的应用前景。

目前市面上比较普及的无线连接技术主要有以下几种。

1.蓝牙

蓝牙是近距离无线数据传输，也是在手机领域经常使用的无线数据传输方式。这一传输方式传输速率之前普遍较低，在4.0后才比较理想，在功耗上也相对较大，但强在发射角度是360度，不受方向的影响。蓝牙（Bluetooth）是由东芝、爱立信、IBM、Intel和诺基亚于1998年5月共同提出的近距离无线数据通信技术标准。它能够在10米的半径范围内实现单点对多点的无线数据和声音传输，其数据传输带宽可达1Mbps。通信介质为频率在2.402GHz到2.480GHz之间的电磁波。

2.WIFI

WIFI是我们常用的无线网络技术，几乎所有的智能手机、平板电脑和笔记本电脑都支持WIFI上网，是当今使用最廣泛的一种无线网络传输技术。目前我们用到的WIFI大多基于IEEE 802.11n无线标准，数据传输速率达到300Mbps，吞吐量接近100M到150M。但是802.11n正逐步退出物联网舞台，新的802.11ac标准正强势杀入WIFI技术市场，应用新标准的WIFI，传输率将增加十倍。802.11ac WIFI技术的理论传输率虽已达Gbit/s的境界，但此数据指的其实是整体WIFI网络容量，实际上个别WIFI装置所分配到的频宽，很少能达到此水准。因此，IEEE制定802.11ax的目标，即着重在改善个别装置的联网效能表现，尤其是在同一WIFI网络环境中，同时有许多使用者连结的情况下。

3.红外

红外有着成本低廉、连接方便、简单易用和结构紧凑的特点，因此在小型的移动设备中获得了广泛应用。通过红外接口，各类移动设备可以自由进行数据交换。红外线是波长在750nm至1mm之间的电磁波，它的频率高于微波而低于可见光，是一种人的眼睛看不到的光线。由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以它更适合应用在需要短距离无线通信的场合，进行点对点的直线数据传输，传输速率最快可达16Mbps。

4.RFID

RFID是射频识别，又称电子标签，是一种非接触式的自动识别技术。它通过无线电信号识别特定的目标，并读写相关的数据，而不需要识别系统与这个目标有机械或者是光学接触。它无须人工干预，可用于各种恶劣环境，可识别高速运动的物体，可同时识别多个标签，操作快捷方便，高速公路上的ETC电子不停车收费系统也使用了RFID技术。

5.NFC

NFC的英文全称是Near Field Communication，即近距离无线通信。NFC由非接触式射频识别（RFID）及互联互通技术整合演变而来，在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。这项技术最初只是RFID技术和网络技术的简单合并，现在已经演变成一种短距离无线通信技术，发展态势相当迅速。NFC芯片装在手机上，手机就可以实现小额电子支付和读取其他NFC设备或标签的信息。通过NFC，电脑、数码相机、手机、PDA等多个设备之间可以很方便快捷地进行无线连接，进而实现数据交换和服务。

网络对连接线的取代

倪俊杰：万物互联时代，网络无处不在。各种有线、无线网络，几乎覆盖了生活的方方面面，在现代家庭和办公场所，几乎都有网络的存在。网络尤其是无线网络，为我们方便地连接各种设备提供了最大的可能，很多时候我们已经不再需要几种专门的线缆，而是通过网络，就能达到连接目的。各位老师有什么好的方法推荐吗？

刘宗凡：现在的智能设备都能支持局域网连接，可以共享播放电脑上的音视频文件，当然，前提是电脑端已经把文件夹设置好共享。在Windows 10系统中，甚至可以直接从电脑上进行网络播放，播放到其他设备。只要处于同一个局域网中，并且启用了网络发现，Windows 10就能发现网络上的其他播放设备，如电视机和机顶盒。操作起来非常简单，不需要对文件进行共享，直接在视频文件上点右键，就有“播放到设备”的选项，如图4所示。

在“播放到设备”后面，就有可以使用的设备列表，选择相应设备即可。图4中“我的MagicBox_M11”，是我的机顶盒“天猫魔盒”。

只要播放的视频文件在电脑和播放设备中都支持，选中设备后即开始播放，播放过程是完全使用所选择设备的资源来进行的，电脑端并不出现画面（如图5），所有操作控制如暂停、快进快退、音量调节等都是在播放设备这边进行，其方便程度是各种投屏方式都无法比拟的。

无线充电技术

倪俊杰：一说起“无线充电”，可能很多人的脑海中会浮现出一个神奇的画面，也有人会认为只有在电影里才能看到。事实上，无线充电技术在生活中的应用场景已经很多，手机无线充电、电动车无线充电已经成为现实。为了让大家更加深入了解无线充电技术，我们邀请了创客达人沈伟春老师，看他是如何动手实现无线充电的。

沈伟春：大家好，首先我们来了解一下什么是无线充电技术。这是一种新型的逐渐趋于成熟的能量传输技术。此技术基于电磁感应原理，使充电器摆脱了线路的限制，实现了电器和电源的完全分离。同时，避免了频繁的插拔损坏主板接口或者不小心带来触电的危险，所以在安全性、灵活性等方面比传统充电器具有更大的优势。如今，无线充电已从梦想成为现实，在电子消费类市场表现出巨大潜力，为在无连接电源线的情况下给便携式电子设备充电提供了一种便利的解决方案。

无线充电是利用电磁波感应原理进行充电，类似于变压器。在发送和接收端各有一个线圈，发送端线圈连接有线电源通过发射控制器产生电磁信号，接收端线圈感应发送端的电磁信号从而产生电流（如图6）。

一种无线充电装置，其特征在于包括上述的无线充电发射器和无线充电接收器，所述发射线圈与接收线圈以上下平行对齐方式放置，发射线圈与接收线圈同时为通信线圈。

无线充电技术目前可通过三种方式实现：电磁感应式（利用电流通过线圈产生磁场实现近程无线供电）、电磁耦合共振方式（利用磁耦合共振效应近程无线供电）、微波/光辐射方式（电力转换成电波以辐射传输供电）。

电磁感应式是使用最广的一种方式，初级线圈一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端。目前常见的充电座都运用了电磁感应原理，将电子产品如手机、Mp3等放到一个充电座上，就能进行充电，而且无需精确定位，主要是因为充电座内有密集的小型线圈阵列，能在各个方向上建立磁场。实物连接应用如图7所示。

无线充电技术有着明显的优点，如利用无线磁电感应充电的设备可做到隐形，应用范围广，非接触式，一对多充电与一般充电器相比，减少了插拔的麻烦，同时避免了接口不适用、接触不良等现象，老年人也能很方便地使用。一台充电器可以对多个负载充电，一个家庭购买一台充电器就可以满足全家人使用。

虽然无线充电技术很新颖，体验感觉很好，但也有一定的局限性，如工作距离短，充电速度慢和充电转换效率低下，成本较高，维护消耗大等。

如今，随着科技的迅猛发展，无线充电技术也在各领域中不断探索运用，除了家电产品应用外，也在智能领域扩大应用范围，显示出了广阔的发展前景。

关于连接的“杂谈”

倪俊杰：感谢几位老师的分享，对于连接线，大家真是有说不完的话题，各位老师还有要补充的吗？

邱元阳：我想说说有关连接方向的问题。有些接口本身就已经标示了方向，如声卡上的音频接口，草绿色用来接音箱或耳机的Line out插口就是输出，浅蓝色的Line in插口则是输入，粉红色的Mic插口也是输入。AV视频接口虽然外观看起来都一样，都是红白黄三色，但其实也有输入和输出的区别，一般会在旁边用AV in或AV out标示。

但也有些接口并没有输入还是输出的标识，并且输入和输出接口是完全一样的，只能靠我们自己来判断。比如HDMI接口，在电视机上可能会有输入输出的标注，在电脑和手机上却不会标识，已经默认了这类设备的HDMI接口只能是输出接口。如果想把机顶盒上的HDMI连接到笔记本电脑上，让视频从笔记的屏幕上播放，那是行不通的，因为这两端的HDMI都是输出。

USB接口也不会标注输入和输出，虽然它的连接也是有方向的。USB的连接比较特殊，它有主控端（Host）和外围端（Peripheral）之分，并非任意两个USB设备都可以连接在一起。与其他连接线不同，USB的连接线是“一线两型”的，也就是一根线两端的接头是不同的，分别是两种型号的接头，这样就限制了两端可以连接的设备，避免了接错的可能性。比如USB的打印机连接线，一端是USB Type A插头，一端是USB Type B插头；数码相机的USB连接线，一端是USB Type A插头，一端是USB mini-B插头；手机的数据线，一端是USB Type A插头，一端是USB mini-A插头；USB延长线，一端是USB Type A插头（公头），一端是USB Type A插座（母口）；一些特殊设备如数字播放设备，连接电脑则用的是两端都是Type A插头的USB连接线。

大多数时候，我们并不用担心连接线的方向，因为设备本身往往已经确定了它是输入设备还是输出设备。比如VGA、DVI线缆，两端是完全一样的插头，随便哪一端都可以连接电脑，另一端连接显示器，恐怕没有人用它的两端连接两个主机或者两个显示器吧？但是当设备功能较多时，仍然要注意方向，如在信号通过视频分配器时，同样的接口在分配器上就有了输入输出的区别。

刘宗凡：我想对几种显示输出接口进行比较。日常生活中，跟我们打交道最多的各种接口，除了USB数据接口，可能就是视频接口了。主机、显示器、电视机、机顶盒、手机、平板电脑、投影机、电子白板等，以及各种各样的显示输出设备，无一不用到各种视频接口。

从信号传输上说，VGA接口、AV接口、S端子都是传输的模拟信号，而DP、DVI和HDMI接口则是传输的数字信号，因此信号质量上差别较大，支持的设备也各不相同。需要说明的是，视频信号中往往还带有音频信号，但是有些视频接口是单纯传输视频信号的，其中没有音频信号，如VGA、DVI接口（使用这些接口的一般是显示器，也发不出声音）。所以在使用这类接口输出视频时，如果要同时听到声音，还需要连接音频信号和音频設备。而RF、AV、DP接口，以及S端子、HDMI接口，都是能同时传输声音信号的，当然，它们的接收设备也必须是内置有声音系统的，否则还是不能出声。这也是为什么电视机上都有HDMI接口而普通的显示器上并没有HDMI接口的原因。

杨磊：我觉得转接线与转接设备也比较有意思。很多时候，我们需要进行不同接口之间的转换和连接，这就需要用到各种转接线和转接设备。常见的转接线在音频、视频、存储器上就比较常见。

在音频的转换连接中，主要考虑的是接口问题，因为声音信号比较统一，一般设备都能支持，主要解决接口问题以及不同声道的处理。在手机的声音接口中，还可以利用它来实现其他操作功能，如利用耳机插孔控制快门，实现自拍，以及利用耳机插孔接插红外二极管，当空调遥控器使用等。

视频信号的转换涉及到模拟信号和数字信号的问题。因为有的接口是数字接口，有的接口是模拟接口，如果将数字信号转换为模拟信号，效果肯定大打折扣，甚至惨不忍睹。即使同为模拟信号，而工作原理的不同，也会使得转换不尽如人意。比如老式录像机上使用S端子转VGA的信号转换器（如图8），效果就很差。

电脑上经常用的转接线和转换器，常常是存储设备上使用的。比如IDE转USB、SATA转USB、M2转SATA，笔记本光驱USB线等。这些转换器一般是围绕存储设备进行的，用于改变功能，提升速度，扩充改造，提高易用性以及DIY等。随着固态硬盘的流行，很多人希望把自己的老式笔记本加上一个SSD来提高运行速度。使用SSD作为系统盘的确对电脑性能有明显提升，但是笔记本的内部空间有限，增加一个固态硬盘并不容易。首先要看有没有光驱位可用，自带光驱的笔记本最方便改造，没有光驱的则要看内部有没有预留光驱的接口和空间。没有光驱接口的只能忍痛割爱，把原来的机械硬盘去掉，替换为SSD了。有光驱的则可以改造为双硬盘了。

但是笔记本的光驱接口跟硬盤接口并不一样，是mini SATA接口，这个设计让人颇感意外。因此并不是把光驱取下换成硬盘就行了，而是需要把光驱拆下来，替换为一个光驱位硬盘托架，用来代替光驱。硬盘托架中带有SATA转mini SATA的接口，可以安装2.5寸的笔记本硬盘或固态硬盘。从运行速度上考虑，一般是把原有硬盘换到光驱位，而把SSD安装到原来硬盘的位置，这样不仅充分发挥了SSD的速度，而且避免了部分笔记本光驱位的SATA无法启动系统的情况。在购买光驱位硬盘托架时，要先测量一下原有光驱的厚度，一般有9.5mm和12.7mm等规格，需要使用相同规格的硬盘托架，非通用光驱面板的，还需要把原光驱面板一并安装到硬盘托架上。

后记

无论是生活还是工作，连接一直是永恒的话题。关于连接，似乎有很多问题值得讨论。由于篇幅有限，我们的讨论只能到此为止了。但是，从连接方式的变化可以折射出时代的进步，从单一到多元，从缓慢到快速，从有线到无线，连接的介质和技术在变化，但连接的主题没有改变。时代发展太快，新的技术还会继续发展，一旦你慢一拍，就有可能与时代“脱轨”。因此，我们必须努力跟上，继续保持对事物的好奇心，保持学习的动力。