Таепси разъем: Usb type-c — Википедия – Что такое USB Type-C: история, преимущества и недостатки

C — что это за разъем. Отличия от предыдущих

В своих материалах, посвященных выбору игровых ноут-, тонких ультра- и прочих буков я нет-нет, да и упоминал интерфейс USB Type-C, наличие которого – несомненное достоинство той или иной модели компьютера. Пусть и небольшое преимущество, несравнимое по значимости с установленным процессором, видеокартой и проч., но мы то ведь знаем, кто кроется в деталях, и именно эти маленькие плюсики и минусики и могут склонить чашу выбора в ту или иную сторону, повлияв на решение, какую модель предпочесть и какой ноутбук купить. Итак, USB Type-C — что это, с чем едят, в смысле, как и для чего его можно использовать и нужен ли он вообще. Разбираемся?

USB Type-C – что в имени тебе моем?

Историю появления и развития интерфейса USB я повторять не буду. Он стал настолько привычным, что даже принятое некогда кем-то решение сделать разъем несимметричным все еще бесит, но уже не сильно. Речь о том, что вставлять флешку или кабель в привычное USB-гнездо надо в определенном положении. Как часто вам удавалось с первого раза подключить устройство в разъем на задней стороне системного блока с первого раза? А со второго? Ну максимум с третьего.

Правда, нельзя не отметить, что разъем надежен, выдерживает большое количество подключений, способен хорошо противостоять (в разумных пределах, конечно) механическим нагрузкам. Но из этих качеств вытекает и недостаток – для компактных устройств в своем оригинальном виде (Type-A) он слишком громоздок.

Какой выход? Сделать то же, но меньше, в итоге появился Mini-USB, Micro-USB. Стало лучше? Да, но все равно как-то неудобно, для разных устройств нужны разные кабели или переходники, да и вставлять даже маленькие разъемы все равно надо определенным образом.

Так вот, Type-C – это новый стандарт разъема, который наконец то (чепчики вверх и пробки от шампанского в потолок) стал симметричным! Его компактность и универсальность позволяет заменить весь существующий «зоопарк» вариантов разъемов и, соответственно, кабелей. При этом разрабатывался он под новую спецификацию стандарта USB, который получил номер 3.1.

Основные характеристики стандартов 3.0 и 3.1 приведены в таблице.

Версия	USB 3.0	USB 3.1 Gen.1	USB 3.1 Gen.2
Макс. скорость передачи, Гб/с	5	5	10
Макс. ток, А	0.9	5
Кодирование	8b/10b	128b/132b
Длина кабеля, м	2-3	1
Ресурс (количество подключений)	1500 (Type-A)	10000

Добавим, что через Type-C можно (учитывая ток в 5 А) заряжать само устройство, подключать внешний монитор, периферийные устройства, накопители… Получается, что если в ноутбуке имеется такой разъем, значит, можно будет воспользоваться всеми этими благами?

— А то спустишь воду, а там может быть…

— Что там может быть?

— Все, что угодно, понял?

© «Особенности национальной рыбалки»

Не совсем так. Вы гарантированно получите новый компактный разъем и USB в нем. Я намеренно не указываю, какая версия протокола там может быть, ибо Type-C – это спецификация разъема и того, что в нем МОЖЕТ быть, а вот что используется в конкретной модели планшета или ноутбука – это уже зависит от производителя этого гаджета.

Type-C – возможности

Как уже стало, надеюсь, понятно, новый разъем – это уже больше, чем просто USB, причем, намного больше. В, если можно так сказать, «базовой» конфигурации он обеспечивает работу USB 3.1

Революция интерфейсов. USB 3.1 Type-C в деталях. Взгляд электронщика / Habr

Редко бывает, что одна лишняя буква в названии стандарта грозит совершить революцию в мире интерфейсов передачи данных и гаджетов, но появление последней разновидности USB 3.1 Type-C похоже как раз тот случай. Что же нам обещает принести очередное обновление старого доброго USB интерфейса?

• Скорость передачи данных до 10 GBps
• Возможность запитывания от порта устройств с потребляемой мощностью вплоть до 100Вт
• Размеры коннектора сравнимые с micro-USB
• Симметричность разъёма — у него не существует верха и низа, а значит нет ключа, который часто приводит к повреждениям как самих разъёмов, так и подключаемых через них гаджетов
• С помощью данного интерфейса можно запитывать устройства с напряжением вплоть до 20 вольт
• Больше не существует разных типов коннекторов — А и В. На обоих концах кабеля стоят совершенно одинаковые разъёмы. Как данные так и питающее напряжение могут передаваться через один и тот же разъём в обоих направлениях. В зависимости от ситуации каждый разъём может выступать в роли ведущего или ведомого
• Нам обещают, что конструкция разъёма способна выдерживать до 10 000 подключений
• Возможно использование этого интерфейса для непосредственного подключения вместо некоторых других широко распространённых интерфейсов для быстрого обмена данными.
• Стандарт совместим сверху вниз как c обычным USB 3 интерфейсом, так и с его младшими братьями. Конечно не на прямую, но с помощью переходника через него возможно подключение скажем USB 2.0 диска

Под катом постараюсь разобрать тему по косточкам — начиная от конструкции разъёма и кабеля, и заканчивая кратким обзором профилей оборудования и новинок чипов для поддержки возможностей данного интерфейса. Я долго думал на какой площадке размещать статью, ведь все предыдущие касающиеся этой темы выходили на GT, но в моей публикации так много технических деталей, что она будет полезней не гикам, а потенциальным разработчикам, которым уже сегодня стоит начинать к нему присматриваться. Поэтому рискнул поселить статью тут.

Не буду касаться истории развития USB интерфейса, эта тема не плохо развита в данном комиксе в смысле истории в картинках

Электроника — наука о контактах

Для начала сравнительные фото сегодняшнего героя в компании заслуженных предков.

Коннектор USB Type-C немного крупнее привычного USB 2.0 Micro-B, однако заметно компактнее сдвоенного USB 3.0 Micro-B, не говоря уже о классическом USB Type-A.
Габариты разъема (8,34×2,56 мм) позволяют без особых сложностей использовать его для устройств любого класса, включая смартфоны и планшеты.

Сигнальные и силовые выводы размещены на пластиковой вставке пожалуй это самое слабое его место в центральной части разъёма. Контактная группа USB Type-C содержит 24 вывода. Напомню, что у USB 1.0/2.0 имелось всего 4 контакта, а разъемам USB 3.0 потребовалось уже 9 выводов.

Если внимательно присмотреться к рисунку слева, то видно, что контакты имеют разную длину. Это обеспечивает их замыкание в определённой последовательности. На рисунке в центре мы видим наличие защёлок, которые должны удерживать воткнутый кабель и обеспечивать тактильный щелчок в процессе соединения-рассоединения. На правом графике изображена зависимость усилия в процессе вставки-вынимания разъёма.

Пики, которые мы видим на нём — это моменты срабатывания защёлки.

Можно констатировать, что разработчики стандарта сделали если не всё, то почти всё, чтобы разъём стал максимально удобным и надёжным: он вставляется любым концом и любой стороной с ощутимым щелчком. По их мнению, он способен пережить эту процедуру более 10 тысяч раз.

Многоликий симметричный янус

Крайне приятной и полезной особенностью USB-C стал симметричный дизайн разъёма, позволяющий подключать его к порту любой стороной. Достигается это благодаря симметричному расположению его выводов.

По краям расположены выводы земли. Плюсовые контакты питания также расположены симметрично. В центре находятся контакты, отвечающие за совместимость с интерфейсом USB2 и младше. Им повезло больше всего — они дублируются и поэтому поворот на 180 градусов при соединении не страшен. Синим цветом помечены выводы, отвечающие за высокоскоростной обмен данными. Как мы видим тут всё хитрее. Если мы повернём разъём, то к примеру, выход TX1 поменяется местами с TX2, но одновременно и место входа RX1 займёт RX2.

Выводы Secondary Bus и USB Power Delivery Communication служебные и предназначены для общения между собой двух соединяемых устройств. Ведь им необходимо очень о многом друг другу рассказать, прежде чем начать обмен, но об этом позже.

А пока ещё об одной особенности. Порт USB Type-C изначально разрабатывался в качестве универсального решения. Помимо непосредственной передачи данных по USB, он может также использоваться в альтернативном режиме (Alternate Mode) для реализации сторонних интерфейсов. Такую гибкость USB Type-C использовала ассоциация VESA, внедрив возможность передачи видеопотока посредством DisplayPort Alt Mode.

USB Type-C располагает четырьмя высокоскоростными линиями (парами) Super Speed USB. Если две из них выделяются на нужды DisplayPort, этого достаточно для получения картинки с разрешением 3840×2160. При этом не страдает скорость передачи данных по USB. На пике это все те же 10 Гб/с (для USB 3.1 Gen2). Также передача видеопотока никак не влияет на энергетические способности порта. На нужды DisplayPort может быть выделено даже 4 скоростные линии. В этом случае будут доступны разрешения вплоть до 5120×2880. В таком режиме остаются не задействованы линии USB 2.0, потому USB Type-C все еще сможет параллельно передавать данные, хотя уже с ограниченной скоростью.

В альтернативном режиме для передачи аудиопотока используются контакты SBU1/SBU2, которые преобразуются в каналы AUX+/AUX-. Для протокола USB они не задействуются, потому здесь тоже никаких дополнительных функциональных потерь.

При использовании интерфейса DisplayPort, коннектор USB Type-C по-прежнему можно подключать любой стороной. Необходимое сигнальное согласование предусмотрено изначально.

Подключение устройств с помощью HDMI, DVI и даже D-Sub (VGA) также возможно, но для этого понадобятся отдельные переходники, однако это должны быть активные адаптеры, так как для DisplayPort Alt Mode, не поддерживается режим Dual-Mode Display Port (DP++).

Альтернативный режим USB Type-C может быть использован отнюдь не только для протокола DisplayPort. Возможно, вскоре мы узнаем о том, что данный порт научился, например, передавать данные с помощью PCI Express или Ethernet.

И этому дала, и тому дала. В общем… о питании.

Еще одна важная особенность, которую привносит USB Type-C – возможность передачи по нему энергии мощностью до 100 Вт. Этого хватит не только для питания/зарядки мобильных устройств, но и для работы ноутбуков, мониторов, а если пофантазировать, то и небольшого лабораторного источника питания.

При появлении шины USB, передача энергии была важной, но всё же второстепенной её функцией. Порт USB 1.0 обеспечивал всего 0,75 Вт (0,15 А, 5 В). Достаточно для работы мыши и клавиатуры, но не более того. Для USB 2.0 номинальная сила тока была увеличена до 0,5 А, что позволило получать от неё уже 2,5 Ватта для питания, например, внешних жестких дисков формата 2,5”. Для USB 3.0 номинально предусмотрена сила тока в 0,9 А, что при неизменном напряжении питания в 5В гарантирует мощность в 4,5 Вт. Специальные усиленные разъемы на материнских платах или ноутбуках способны были выдавать до 1,5 А для ускорения зарядки подключенных мобильных устройств, но и это “всего лишь” 7,5 Вт. На фоне этих цифр возможность передачи 100 Вт выглядит чем-то фантастическим.

Для того чтобы наполнить такой энергией порт USB Type-C служит поддержка спецификации USB Power Delivery 2.0 (USB PD). Если таковой нет, порт USB Type-C штатно сможет выдать на гора 7,5 Вт (1,5 А, 5 В) или 15 Вт (3А, 5 В) в зависимости от конфигурации. Для подробного описания этой спецификации в данной статье недостаточно места, да и всё равно я не сделаю это лучше, чем уважаемый stpark в своей замечательной статье.

Однако, совсем обойти эту архиважную тему не получится.

Для того, чтобы обеспечить мощность в 100 ватт при напряжении пять вольт потребуется ток в 20 ампер! Такое при габаритах кабеля USB Type-C возможно пожалуй только если изготовить его из сверхпроводника! Боюсь, что сегодня это будет обходиться пользователям дороговато, поэтому разработчики стандарта пошли по другому пути. Они увеличили напряжение питания до 20 Вольт. “Позвольте, но ведь оно выжжет напрочь мой любимый планшет” — воскликните вы, и будете совершенно правы. Для того, чтобы не пасть жертвой разъярённых пользователей, инженеры задумали хитрый трюк — они ввели систему силовых профилей. Перед соединением любое устройство находится в стандартном режиме. Напряжение в нём ограничено пятью вольтами, а ток двумя амперами. Для соединения с устройствами старого типа этим режимом всё и закончится, а вот для более продвинутых случаев, после обмена данными, устройства переходят в другой согласованный режим работы с расширенными возможностями. Чтобы познакомиться с основными существующими режимами глянем на таблицу.

Профиль 1 гарантирует возможность передачи 10 Вт энергии, второй уже – 18 Вт, третий – 36 Вт, четвёртый целых – 60 Вт, ну а пятый нашу заветную сотню! Порт, соответствующий профилю более высокого уровня, поддерживает все состояния предыдущих по нисходящей. В качестве опорных напряжений выбраны 5В, 12В и 20В. Использование 5В необходимо для совместимости с огромным парком имеющейся USB-периферии. 12В – стандартное напряжение питания различных компонентов систем. 20В предложено с учетом того, что для зарядки аккумуляторов большинства ноутбуков используются внешние БП на 19–20В.

Пара слов о кабелях!

Поддержка описываемого в статье формата в полном объёме потребует огромной работы не только программистов, но и производителей электроники. Потребуется разработать и развернуть производство очень большого количества компонентов. Самое очевидное это разъёмы. Для того, чтобы выдерживать высокие токи питающего напряжения, не оказывать помех передаче сигналов очень высокой частоты, да ещё при этом не выходить из строя после второго коннекта и не вываливаться в самый неподходящий момент, качество их изготовления должно быть радикально выше по сравнению с форматом USB 2.

Для совмещения передачи энергии большой мощности и сигналом с гигабитным трафиком, производителям кабелей придётся серьёзно напрячься.

Полюбуйтесь, как выглядит подходящий для нашей задачи кабель в разрезе.

Кстати, об ограничениях на длину кабелей при использовании интерфейса USB 3.1. Для передачи данных без существенных потерь на скоростях до 10 Гб/c (Gen 2) длина кабеля c разъемами USB Type-C не должна превышать 1 метр, для соединения на скорости до 5 Гб/c (Gen 1) – 2 метра.

Схемотехники производителей материнских плат, докстанций и ноутбуков долго будут ломать голову, как сгенерировать мощность порядка сотни ватт, а трассировщики, как подвести её к разъёму USB Type-C.

Производители чипов на низком старте.

Симметричное подсоединение и работа сигнальных линий в разных режимах потребует применения микросхем высокоскоростных коммутаторов сигналов. Сегодня уже появились первые ласточки. Вот, например, коммутатор от фирмы Texas Instruments, который поддерживает работу в устройствах как в режиме хоста так и ведомого устройства. Он способен коммутировать линии дифференциальных пар с частотой сигнала вплоть до 5ГГц.

При этом размеры чипа HDC3SS460 3.5 на 5.5 мм и в режиме покоя он потребляет ток порядка 1 микроампера. В активном же режиме — меньше миллиампера. Существуют и более продвинутые решения, например чипы производства NXP поддерживают частоту обмена до 10 ГГц.

Стали появляться и менеджеры питания, совмещённые с цепями защиты сигнальных линий от статики, например вот такое изделие от NXP

Оно предназначено для корректной обработки момента подключения разъёма, а так же размыкания цепи питания в случае неполадок. Данный чип уже поддерживает напряжение на VBUS до 30 вольт, а вот с максимальным коммутируемым током всё много хуже — он не должен превышать 1 ампера, что и понятно, учитывая габариты — 1.4 на 1.7 мм!

Безусловным лидером в этой области выступила Cypress, которая выпустила специализированный микроконтроллер с ядром ARM Cortex M0 поддерживающий все пять возможных для стандарта профилей питания.

Типичная схема включения для использования в ноутбуке даёт о нём некоторое представление, а подробнее с ним можно будет ознакомиться скачав даташит.

В отличие от чипа NXP он ориентирован на управление внешними силовыми ключами и поэтому может обеспечить коммутацию требуемых токов и напряжений, не смотря на свои малые размеры.

Внимание, Важная особенность для тех кто уже торопится заказать первые образцы — микроконтроллер не имеет USB интерфейса и не является полным и законченным решением. Он может служить только в качестве менеджера питания. В данный момент открыт предзаказ на поставку образцов и демонстрационных плат. Судьба этого микроконтроллера видимо будет во многом зависеть от того, снабдит ли фирма — производитель разработчиков референсными библиотеками для его использования в разных режимах.

Тот факт, что уже для него уже создано несколько демокитов сильно повышает вероятность последнего.

Лифт в небеса или Вавилонская башня.

Итак сегодня полностью сложилась революционная ситуация. Верхи не могут, а низы не хотят жить по старому. Всем надоела неразбериха с огромным количеством кабелей, зарядных устройств, блоков питания и их низкая надёжность.

Новый стандарт породил невиданную активность. Флагманы электронной индустрии — Apple, Nokia, Asus готовят к выпуску свои первые гаджеты с поддержкой USB Type-C. Китайцы уже штампуют кабели и переходники. На подходе докстанции и хабы с поддержкой высокой нагрузки по мощности. Производители чипов разрабатывают новые микросхемы и думают как бы запихнуть драйвер нового порта в микроконтроллер. Маркетологи решают куда воткнуть новый разъём, а инженеры чешут репу пытаясь реализовать многопрофильные устройства из уже имеющихся электронных компонентов.

Пока не ясно только одно. Что мы получим в результате? Удобный и надёжный разъём, который заменит львиную долю интерфейсов и найдёт повседневное применение, или вавилонское столпотворение, ведь ситуация может начать развиваться по не самому благоприятному сценарию:

Пользователи могут окончательно запутаться в многочисленных спецификациях и кабелях, которые будут выглядеть с виду совершенно одинаково, но при этом будут сертифицированы только под определённые профили. Попробуй разберись с ходу со всеми этими маркировками.

Но даже если получится, то это вряд ли решит проблему — китайцы без зазрения совести легко поставят на любой шнур любой значок. А если надо, то до кучи на каждую сторону одного кабеля разные, их не смутит даже если они будут взаимоисключающими.

Рынок наводнится невероятным количеством переходников разного калибра и сомнительного качества.

Пытаясь подключить одно устройство к другому никогда в результате не будешь знать к какому результату этот процесс приведёт и из-за чего коннект либо вовсе отсутствует, либо всё жутко глючит. То ли один из гаджетов не поддерживает нужный профиль, то ли поддерживает но не слишком корректно, то ли вместо качественного кабеля попалась его грубая китайской подделка. А что прикажете делать, если вдруг на вашем ноутбуке выйдет из строя единственный оставшийся на нём разъём?

Поживём — увидим как оно выйдет. Пока же будем надеяться на лучшее, хотя в переходный период точно придётся не легко. Понимаю, что моя статья ответила далеко не на все вопросы о новом стандарте, но пора закругляться и браться уже за работу, а то у меня вырисовывается как раз первый клиент, который уже мечтает о плате с поддержкой USB Type-C. Есть шанс протестировать это чудо технологий на практике и затем поделиться уже личным опытом.

До новых встреч.

P.S. Новый стандарт уже приводит к появлению весьма экзотических устройств. Так анонсирован кабель 100 метровой длины, который вроде бы никак не вписывается в стандарты. Вся фишка в том, что он активный. На обоих своих концах кабель имеет преобразователь сигналов USB3 интерфейса в оптический. Сигнал передаётся по оптике и на выходе конвертируется назад. Естественно он не передают энергию, а только данные. При этом каждый из преобразователей на его концах питается от разъёма к которому подключен.
Думаю, что в скором времени для подтверждения подлинности уважающие себя фирмы начнут вставлять в кабели активные метки. Проблема хабов породит невиданную активность у разработчиков и производителей DC-DC преобразователей. Как справедливо заметил уважаемый пользователь TimsTims может возникнуть например ситуация, что устройство, которое питает способно выдать только 12 вольт, а подключенные к нему устройства начнут затребовать скажем одно 5, другое 18.
В общем этот стандарт обещает прокормить не одного разработчика, да и производители в накладе не останутся.

Что такое USB Type-C? — android.mobile-review.com

25 апреля 2019

Константин Иванов

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

По материалам androidauthority.com

Если в последние пару лет вам посчастливилось обзавестись новым смартфоном, есть большая вероятность, что в нем именно такой порт для зарядки и, возможно, даже для аудио. Он носит официальное название USB Type-C, и какой бы стороной вы ни воткнули кабель в аппарат, вы не ошибетесь.  Однако новый стандарт – это не просто универсально подключающаяся версия старого micro-USB. Рассмотрим поподробнее, что же это такое, USB Type-C, и какие преимущества он дает.

USB Type-C крупным планом

Для начала – немного истории. Сам разъем USB родом из 1996 года, это тот самый USB Type-A, который вы по-прежнему можете видеть в ноутбуках и ПК. В 2000 году появился разъем micro-USB вместе с USB 2.0, и до появления USB Type-C в 2014 году им оснащалось большинство мобильных устройств.

USB Type-A, B, micro и mini различаются только формой самого разъема, а все основные внутренние подключения у них одинаковы. Более быстрые кабели и порты USB 3.0 могут похвастаться дополнительным высокоскоростным каналом передачи данных. В USB Type-C в три раза больше пинов, чем в USB 3.0 – 24 вместо 8. Таким образом, это не просто универсальный разъем, в USB Type-C вместе с числом пинов значительно выросло количество возможностей.

Но несмотря на такое увеличение числа пинов, USB Type-C – это очень маленький разъем, который занимает не больше места, чем старый USB micro-B. Отчасти поэтому он так быстро распространился в смартфоностроении.

Как видно на графике выше, USB Type-C имеет обратную совместимость с USB 3.0 и даже более старыми кабелями 2.0, и в нем сохранились пины, которые использовались для этих традиционных протоколов передачи данных. В продаже имеется огромное количество кабелей Type-C – Type-A или micro-B, но с ними вы не сможете воспользоваться рядом преимуществ USB Type-C, и такая ситуация привела к проблемам с быстрой зарядкой смартфонов.

Скорость передачи данных и зарядка

Новая распиновка оказала определенное влияние как на скорость передачи данных, так и на зарядку устройств. Что касается скоростей, USB Type-C был разработан, чтобы обеспечивать те же скорости, что USB 3.1/Gen2, то есть до 10 Гбит/с. Это в два раза превосходит возможности стандартного USB 3.0, который дает 5 Гбит/с, и больше чем в 20 раз превосходит возможности USB 2.0 с его 480 Мбит/с.

Переход на разъем USB Type-C должен был упростить ситуацию, уверив пользователей в том, что все новые устройства дают максимально возможную скорость. Однако из-за потребности в обратной совместимости только полноценные кабели и разъемы USB Type-C гарантируют скорости передачи данных на уровне USB 3.1, а ряд устройств при этом могут обеспечить лишь скорости на уровне USB 2.0, несмотря на наличие нового разъема. Также стоит помнить, что если вы подключаетесь к разъемам, обладающим обратной совместимостью, через переходник, как, например, с Type-C на Type-A, вам будут доступны только более низкие скорости, свойственные более старому разъему.

Более того, разъем Type-C  также используется и в стандарте Thunderbolt 3, который обеспечивает даже большие пиковые значения скорости передачи данных, до 40 Гбит/с, а также поддержку передачи видео через коннектор DisplayPort.

USB Type-C разработан не только для передачи данных, но и для зарядки любых гаджетов, и не только мобильных. Разъем может принимать и отдавать до 100 Вт, что делает его пригодным и для зарядки ноутбуков и других устройств. И здесь все усложняется, поскольку для зарядки USB-устройств существует множество различных стандартов и протоколов.

По умолчанию разъемы USB 2.0 обеспечивают зарядку до 5 В, 0.5 A, значения для разъемов 3.0 увеличиваются до  5 В, 0.9 A. USB Type-C превосходит их, обладая поддержкой силы тока 1.5 A и 3.0 A за счет двойного подключения. Опять-таки, сама форма разъема не гарантирует вам конкретных возможностей зарядки, но теоретически Type-C обеспечивает более высокую скорость зарядки устройства из коробки.

Вдобавок к дефолтным возможностям зарядки, устройства с Type-C могут быть полностью совместимы с характеристиками USB Power Delivery, что может быть использовано как дополнение к  базовым возможностям зарядки, дающее до 100 Вт. Впрочем, Power Delivery не ограничен только устройствами с Type-C и работает при подключении к  Type-A и другим разъемам с нужными характеристиками.

Подытоживая, устройства с USB Type-C должны обеспечивать более быструю передачу данных и зарядку, чем их предшественники. Однако конкретные результаты зависят от производителей и совершенно необязательно – от типа разъема.

Много задач – один порт

Вдобавок к передаче данных и зарядке, USB Type-C разработан для поддержки широкого спектра различных режимов и стандартов, то есть как универсальное решение для ряда технологий. Поддерживается определенное количество аудио- и видеорежимов, и разъем тут призван заменить 3.5 мм и кабель HDMI.

Что касается аудио, разъем поддерживает цифровой звук  по спецификации USB Audio Class включая новейшую версию 3.0. Аналоговые наушники также поддерживаются через коннектор в режиме Audio Adapter Accessory Mode, который переназначает SBU порта и CC пинов слева направо и обеспечивает подключение микрофона. При этом подключении устройства могут также получать питание с параметрами тока 5В 0,5 А.

Видео через разъем может идти в различных стандартах, таких как  HDMI, superMHL и DisplayPort. Они работают через Alternate Mode, который освобождает пины SBU и для высокоскоростной передачи данных для использования другими стандартами. HDMI Alt mode доступен через  переходник, поддерживает разрешение до 4К, звук вокруг и даже воспроизведение контента в 3D.

Display Port over USB-C поддерживается разъемами USB 2.0, 3.1 и Thunderbolt, обеспечивая возможность воспроизведения в  4K 60 Гц 24-бит HDR, разрешение максимум 8K и многоканальный звук. Наконец, superMHL работает с USB 2.0 и 3.1 через переходник на Type-C с разрешением 4K и  8K до 60fps на достаточно быстрых устройствах. Поддерживается Dolby Atmos, также как присутствует обратная совместимость с существующими спецификациями MHL.

Впрочем, все эти режимы также требуют дополнительных аппаратных и программных возможностей, не только нужного порта, так что в каждом случае нужно смотреть на возможности конкретно вашего устройства.

Заключение

Таким образом, USB Type-C – сложный разъем, не только благодаря его физическим характеристикам. Этот стандарт обеспечивает широкий спектр возможностей – больший, чем когда бы то ни было, от более быстрой передачи данных и зарядки до дополнительных мультимедийных возможностей.

И несмотря на все преимущества, которые должны привлекать пользователей, этот стандарт им сложнее всего понять. Один разъем – много функций: звучит привлекательно, однако опциональность поддержки ведет к тому, что просто посмотрев на разъем, нельзя точно узнать его возможности. От покупателя устройства требуется определенная подкованность в вопросе – понять, что вы приобрели нужный продукт с поддержкой USB Type-C и нужные кабели, сложнее, чем с предшествующими стандартами. И в этом нет ничего хорошего.

И несмотря на то, что USB Type-C – это намного больше, чем просто универсальный разъем, по иронии, именно возможность не ошибиться, вставляя кабель в разъем, делает его такой привлекательной фишкой при выборе устройства.

Зачем нужен USB Type-C и в каких устройствах он уже есть?

Наверх

• Рейтинги
• Обзоры
  • Смартфоны и планшеты
  • Компьютеры и ноутбуки
  • Комплектующие
  • Периферия
  • Фото и видео
  • Аксессуары
  • ТВ и аудио
  • Техника для дома
  • Программы и приложения
• Новости
• Советы
  • Покупка
  • Эксплуатация
  • Ремонт
• Подборки
  • Смартфоны и планшеты
  • Компьютеры
  • Аксессуары
  • ТВ и аудио
  • Фото и видео
  • Программы и приложения
  • Техника для дома
• Гейминг
  • Игры
  • Железо
• Еще
  • Важное
  • Технологии
  • Тест скорости

5 причин отказаться от покупки смартфона с портом USB Type-C

У порта USB Type-C есть как минимум одно неоспоримое и очевидное преимущество перед портом micro USB — вставлять в него коннектор можно любой стороной (как Lightning). Но у USB Type-C есть и недостатки, о них мы расскажем сегодня.

1. USB Type-C не поддерживает быструю зарядку

В настоящее время ни один смартфон с кабелем USB Type-C не совместим с технологиями, поддерживающими быструю зарядку (например, с Qualcomm Quick Charge 2.0). Возможно, она появится в будущем, но точно не у тех смартфонов, что уже выпущены.

2. USB Type-C не гарантирует высокую скорость обмена данными

USB Type-C — это лишь форм-фактор коннектора, а не стандарт обмена данными. Сам кабель USB Type-C может соответствовать разным стандартам — USB 2.0, 3.0 и 3.1. Даже в том случае, если кабель поддерживает USB 3.1, скорость передачи данных через него будет ограничена портом смартфона или компьютера. В теории через USB 3.1 данные могут передаваться со скоростью до 10 гигабит в секунду, но в реальности такая скорость будет скорее всего недостижима даже при идеальных условиях.

3. USB Type-C слабо распространен

Наверняка вы часто просили у своих знакомых зарядное устройство или кабель для зарядки своего разрядившегося смартфона. В случае с USB Type-C такое не прокатит — вряд у кого-то найдется такой кабель. Попросить кабель micro USB можно у любого прохожего. Могут отказать, но он есть почти у всех..

4. USB Type-C это дорого

Хуже всего, если кабель потеряется или придет в негодность — шнур с micro USB стоит в компьютерных магазинах очень дешево, а USB Type-C есть далеко не во всех торговых точках, и за него придется выложить гораздо больше денег. Кроме того, нет никакой гарантии, что новый кабель будет таким же качественным, как тот, что прилагался в комплекте к смартфону, велик риск нарваться на подделку.

5. USB Type-C не поддерживает привычные аксессуары

Если вы уже купили для своего смартфона различные аксессуары, вроде портативных зарядных устройств, OTG-переходников, флэшек, колонок и т.п., будьте готовы, что они окажутся несовместимы с USB Type-C. Найти аксессуары, которые поддерживают этот стандарт, в настоящее время довольно сложно.

Все это вовсе не означает, что стандарт USB Type-C плох, просто его время еще не пришло. К тому же, многие проблемы совместимости решаются покупкой адаптера USB Type-C -> micro USB.

USB Type-C — что это? Тип разъёма, кабель

Стремительное развитие компьютерных технологий затрагивает не только основные компоненты систем. Увеличиваются возможности, в том числе различных интерфейсов. Что касается самого распространенного способа подключения периферийных устройств, — USB, — здесь в целом можно констатировать кратное увеличение производительности за последние годы. Пропускная способность универсальной последовательной шины увеличивается, функциональность расширяется. Изменениям подвергаются и разъемы, используемые для подключения разнообразных USB-устройств. Сегодня у многих на слуху USB Type-C. Что это такое, в чем преимущества и недостатки решения – тема данной статьи.

Разъемы современного компьютера

Окинув взглядом корпус практически любого ноутбука, можно обнаружить целый ряд различных портов, расположенных по бокам. Среди них обязательно присутствует USB, практически всегда HDMI и некоторые другие. Современные модели часто оснащаются новейшим портом USB Type-C. Что это за разъем, многие не знают, а стоило бы ознакомиться с возможностями порта. Предположительно, разъем в будущем заменит многие другие решения и станет действительно универсальным стандартом. Этому способствуют технические характеристики нового способа сопряжения компьютера и периферии. Порт USB Type-C предлагает пользователям повышенную скорость обмена данными, улучшенную функциональность, а также новый уровень удобства использования. Одним словом, будущее стандарта выглядит очень перспективным.

Множество применений одного кабеля

Создатели USB Type-С использовали при разработке стандарта очень простую идею. У пользователя должен быть единственный тип кабеля, а его компьютерная техника оснащается одним типом порта. Посредством использования унифицированного интерфейса доступно подключение всего что угодно. К примеру, используя кабель USB Type-C, можно подключать по своей сути разные устройства, представленные жесткими дисками, мониторами, аудиоинтерфейсами, смартфонами, планшетными ПК. Кроме прочего, появляется возможность использовать рассматриваемый разъем даже для зарядки лэптопа.

USB-A

На сегодняшний день практически все периферийные устройства подключаются к ПК через привычный разъем USB-A. Этот порт прочно вошел в компьютерный мир, имеет знакомую всем прямоугольную форму, и его применение стало практически стандартом для сопряжения с ПК и ноутбуками флеш-накопителей, внешних клавиатур, мышек, жестких дисков, принтеров и многих других устройств. Такая монополия, вероятно, вскоре будет разрушена — кабель USB Type-C уже занимает достойное место среди решений, используемых для подключения множества устройств.

Изменение концепции

Для подключения устройств к уже давно ставшему стандартом порту USB-A применяются различные кабели. Главное различие между ними — это тип разъема, расположенный на противоположной, подключаемой к компьютеру стороне кабеля. Это практически всегда другой тип разъема. К примеру, для смартфонов применяется micro-USB, для других гаджетов часто используют mini-USB. Чтобы подключить принтер, потребуется кабель с разъемом USB-B, а для подключения запоминающих устройств – micro-USB-B. Такое разнообразие вызывает некоторые неудобства и сложности, ведь пользователю, владеющему несколькими девайсами, всегда нужно иметь под рукой целый набор кабелей. Призванный быть единым для всех аппаратов, т. е. универсальный кабель USB Type-C многократно упрощает эту ситуацию.

Новый формат

С развитием стандарта стало возможным установить единую конструкцию разъема для всех устройств, а также одинаковый коннектор на обоих концах кабеля. Как понять, взяв в руки кабель USB Type-C, что это именно он? Решение представляет собой тонкий коннектор, имеющий овальную форму и значительно меньший по габаритам в сравнении с предыдущими форматами кабелей и разъемов этого типа. Помимо этого, USB 3 Type-C получил важнейшую характеристику, представленную симметричностью и обратимостью. В целом очень похоже на решение Lightning от компании Apple — очень удобно, ведь не нужно тратить время на манипуляции с кабелем, чтобы найти верный способ подключения.

Будущее

Вероятно, уже сегодня можно утверждать, что по прошествии определенного времени разъем USB Type-C превратится в единственный универсальный порт для всех периферийных устройств. Таким образом, произойдет замена USB-A, B, micro-USB и mini, так усложняющих жизнь обычных пользователей на сегодняшний день. Все кабели должны стать одинаковыми и обладать возможностью использования для любых девайсов. Конечно же, быстрой унификации не случится, слишком много работоспособных устройств с отличными от USB Type-С разъемами используется сегодня и будет эксплуатироваться еще несколько лет.

При этом не стоит забывать: экспансия новых решений уже началась. К примеру, флешка USB Type-C уже совсем не редкость на прилавках компьютерных магазинов. Кроме того, факт выхода флагманских устройств от самых известных брендов, оснащаемых рассматриваемым портом, говорит о том, что описываемая ситуация, т. е. вытеснение устаревших разъемов с рынка рано или поздно наступит. Для совместимости со старыми решениями пока что придется использовать USB Type-C переходник.

Совместимость

Прочитав вышеизложенное, можно задуматься о том, что делать с уже приобретенными устройствами, оснащенными типами разъемов, отличными от USB Type-С. Нужно сказать, данный вопрос не должен вызывать особого беспокойства. Уже разработаны, выпускаются и продаются самые разнообразные переходники, позволяющие подключить любые девайсы с разъемом USB вне зависимости от его типа. Переходники типа mini-USB — Type-C , micro-USB — Type-C и другие уже широко распространены и отлично выполняют свои функции. Принцип обеспечения обратной совместимости, применяемый в компьютерной технике уже много лет, никто не собирается нарушать. При наличии в новом ноутбуке или компьютере порта USB Type-C переходник для других разновидностей разъема – это вполне применимое и действенное решение.

Подробнее о преимуществах разъема

Безусловно, простой пересмотр конструкции, которому подверглись разъем и порт, не будет весомой причиной для побуждения пользователя к апгрейду всей имеющейся у него периферии, но ведь исполнение — это далеко не единственное преимущество нового решения. Новым форматом поддерживается самый современный протокол USB 3.1, несущий в себе увеличение скорости обмена данными и большую универсальность в сравнении с предыдущими версиями, которые используются на устройствах, оснащаемых USB-А.

Скорость

С момента представления первой версии разъма прошло уже более двух десятков лет. В то время максимальная скорость, с которой передавались данные, составляла 12 Мб/с. На сегодняшний день можно утверждать, рассматривая USB Type-C, что это самый быстрый интерфейс для подключения периферийных устройств из существующих решений. Стандарт USB 3.1 способен обеспечить показатель скорости передачи данных в 10 Гб/с.

Производительность

К дополнительным преимуществам рассматриваемого стандарта, безусловно, следует отнести производительность, представленную способностью обеспечивать передачу мощности до 100 Вт. Этого показателя достаточно для обеспечения энергией практически любого ноутбука, не говоря уже о смартфонах, планшетах и других гаджетах. Кроме энергии, новым форматом поддерживается передача огромного объема данных в единицу времени. К примеру, уже сегодня через USB Type-С успешно передают видеосигнал в разрешении 4К.

Универсальность

Универсальной природой новейшего стандарта открывается широкий ряд практических применений. Массу полезных функций можно обеспечить при помощи единственного кабеля. Например, можно подключить оснащенный USB-C ноутбук к монитору с внешним питанием и заряжать батарею лэптопа, одновременно просматривая видеоконтент. В том случае, когда к дисплею подключены устройства хранения, например, внешний диск, с ноутбука можно получить доступ к хранимой на носителе информации.

Недостатки USB Type-C

Этот разъем является блестящим новым форматом, без сомнения претендующим на звание повсеместно используемого решения в самом ближайшем будущем. При этом начальные стадии распространения и развития, на которых в данный момент все еще находится стандарт, не обеспечивают полного отсутствия опасностей, а также некоторой путаницы при использовании разъема.

Дешевые аксессуары

Главной проблемой, с которой может столкнуться пользователь, решивший приобщиться к современным тенденциям, являются дешевые некачественные аксессуары и кабели. Ввиду большого количества энергии, передаваемой через разъемы USB Type-C, использование кабелей недостаточного качества может привести к повреждению сопрягаемых устройств. Этот фактор должен учитываться пользователями в обязательном порядке. При покупке кабелей и переходников следует выбирать изделия надежных проверенных брендов.

Путаница в стандартах

Еще один неприятный момент, с которым могут столкнуться пользователи USB Type-C сегодня, вызван тем фактором, что рассматриваемый стандарт относится больше к типу используемого разъема, нежели к спецификациям самого интерфейса. Поэтому вполне вероятна ситуация, при которой устройство, подключенное к новому разъему, будет работать не так быстро, как ожидал владелец девайса. В первом поколении используется технология USB 3.0, обеспечивающая показатель максимальной скорости 5 Гб/с. Вторым поколением USB-C поддерживается стандарт 3.1, скорость передачи данных через который достигает уже 10 Гб/с. Проблемы с каждым из портов возникают по причине того, что выглядят они одинаково, но при производстве готовых решений брендами используются различные компоненты даже в линейках похожих моделей. Другими словами, перед покупкой девайса с разъемом USB Type-C необходимо проверять соответствие реальных технических характеристик порта требуемым показателям.

Руководство по распиновке и особенностям USB-C

Добавлено 2 июня 2019 в 17:52

Сохранить или поделиться

Знаете ли вы, что именно представляет из себя разъем USB Type-C? В данной статье описывается анатомия распиновки USB Type-C и кратко рассматриваются ее различные режимы.

USB Type-C – это спецификация системы USB разъемов, которая завоевывает популярность среди смартфонов и мобильных устройств и способна как доставлять питание, так и передавать данные.

В отличие от своих USB предшественников, он также является двухсторонним – поэтому вам не нужны три попытки, прежде чем подключить его.

Рисунок 1 – Разъем USB Type-C

В данной вводной статье будут рассмотрены некоторые из наиболее важных функций стандарта USB-C. Прежде чем погрузиться в распиновку и объяснения каждого вывода, мы быстро рассмотрим, что такое USB-C и чем он лучше.

Что такое USB-C?

USB-C является относительно новым стандартом, целью которого является обеспечение высокоскоростной передачи данных со скоростью до 10 Гбит/с и способностью пропускать питание до 100 Вт. Эти функции могут сделать USB-C действительно универсальным стандартом подключения для современных устройств.

USB-C или USB Type-C?

Эти два термина обычно взаимозаменяемы (в этой статье мы будем использовать оба). Хотя USB-C используется чаще, USB Type-C, как указано на USB.org, является официальным названием стандарта.

Особенности USB-C

Интерфейс USB-C имеет три основные особенности:

• Он имеет двухсторонний разъем. Интерфейс спроектирован таким образом, что вилка может быть перевернута относительно гнезда.
• Он поддерживает стандарты USB 2.0, USB 3.0 и USB 3.1 Gen 2. Кроме того, он может поддерживать сторонние протоколы, такие как DisplayPort и HDMI в режиме работы, который называется альтернативным режимом.
• Он позволяет устройствам согласовывать и выбирать соответствующий режим питания через интерфейс.

В следующих разделах мы увидим, как эти функции предоставляются стандартом USB Type-C.

Выводы разъемов вилки/гнезда USB Type-C

Разъем USB Type-C имеет 24 контакта. На рисунках 2 и 3 показаны выводы гнезда и вилки (разъема на кабеле) USB Type-C.

Рисунок 2 – Разъем гнезда USB Type-CРисунок 3 – Разъем вилки на кабеле USB Type-C

Дифференциальные пары USB 2.0

Выводы D+ и D- являются дифференциальными парами, используемыми для подключения USB 2.0. В гнезде есть два контакта D+ и два контакта D-.

Однако контакты соединены друг с другом, и на самом деле для использования доступна только одна дифференциальная пара данных USB 2.0. Избыточность включена только для обеспечения двухсторонности разъема.

Выводы питания и земли

Контакты VBUS и GND являются путями питания и обратными путями для сигналов. Напряжение VBUS по умолчанию составляет 5 В, но стандарт позволяет устройствам согласовывать и выбирать напряжение VBUS, отличное от значения по умолчанию. Протокол USB Power Delivery допускает на VBUS напряжение до 20 В. Максимальный ток также может быть увеличен до 5 А. Следовательно, USB Type-C может пропускать максимальную мощность 100 Вт.

Передача высокой мощности может быть полезна при зарядке большого устройства, такого как ноутбук. На рисунке 4 показан пример от RICHTEK, где используется повышающий преобразователь для создания соответствующего напряжения, запрошенного ноутбуком.

Рисунок 4 – Пример организации питания через USB Type-C

Обратите внимание, что технология подачи питания делает USB Type-C более универсальным, чем более старые стандарты, потому что делает уровень мощности адаптируемым к потребностям нагрузки. Вы можете заряжать как смартфон, так и ноутбук, используя один и тот же кабель.

Выводы RX и TX

Имеется две дифференциальные пары RX и две дифференциальных пары TX.

Одна из этих двух пар RX вместе с парой TX может использоваться для протокола USB 3.0 / USB 3.1. Поскольку разъем является двухсторонним, требуется мультиплексор для правильного перенаправления данных через кабель по используемым дифференциальным парам.

Обратите внимание, что порт USB Type-C может поддерживать стандарты USB 3.0/3.1, но минимальный набор функций USB Type-C не включает USB 3.0/3.1. В таких случаях пары RX/TX не используются соединением USB 3.0/3.1 и могут использоваться другими функциями USB Type-C, такими как альтернативный режим и протокол USB Power Delivery. Эти функциональные возможности могут использовать даже все доступные дифференциальные пары RX/TX.

Выводы CC1 и CC2

Эти выводы являются выводами конфигурирования канала (Channel Configuration). Они выполняют ряд функций, таких как обнаружение присоединения и извлечения кабеля, определение ориентации гнезда (розетки) и вилки (разъема на кабеле), оповещение о питании. Эти выводы могут также использоваться для связи, необходимой для подачи питания (Power Delivery) и альтернативного режима (Alternate Mode).

На рисунке 5 ниже показано, как выводы CC1 и CC2 раскрывают ориентацию гнезда/вилки. На этом рисунке DFP обозначает Downstream Facing Port (нисходящий выходной порт), который является портом, действующим либо в качестве хоста при передаче данных, либо в качестве источника питания. UFP обозначает Upstream Facing Port (восходящий выходной порт), который является устройством, подключенным к хосту, или потребителем питания.

Рисунок 5 – Определение ориентации гнезда и вилки USB Type-C с помощью выводов CC1 и CC2

DFP подтягивает выводы CC1 и CC2 к шине 5 В через резисторы Rp, но UFP подтягивает их к шине GND через резисторы Rd. Если кабель не подключен, источник видит высокий логический уровень на выводах CC1 и CC2. Подключение кабеля USB Type-C создает путь для протекания тока от источника 5 В до земли. Поскольку в кабеле USB Type-C имеется только один провод CC, формируется только один путь протекания тока. Например, в верхней части рисунка 5 вывод CC1 DFP подключен к выводу CC1 UFP. Следовательно, вывод CC1 DFP будет иметь напряжение ниже 5 В, но вывод CC2 DFP будет по-прежнему иметь высокий логический уровень. Поэтому, отслеживая напряжение на выводах DFP CC1 и CC2, мы можем определить подключение кабеля и его ориентацию.

В дополнение к ориентации кабеля путь Rp-Rd используется как способ передачи информации о возможностях источника тока. С этой целью потребитель энергии (UFP) контролирует напряжение на линии CC. Когда напряжение на линии CC имеет самое низкое значение (около 0,41 В), источник может обеспечить стандартное питание через USB, которое составляет 500 мА или 900 мА для USB 2.0 и USB 3.0 соответственно. Когда напряжение на линии CC составляет около 0,92 В, источник может выдавать ток 1,5 А. Максимальное напряжение на линии CC, которое составляет около 1,68 В, соответствует допустимому току источника 3 А.

Вывод VCONN

Как упоминалось ранее, USB Type-C призван обеспечить невероятно высокую скорость передачи данных наряду с высокими уровнями передаваемой мощности. Эти функции могут потребовать использования специальных кабелей с электронной маркировкой, использующих встроенную микросхему. Кроме того, некоторые активные кабели используют микросхему повторителя для усиления сигнала, компенсации потерь, вносимых кабелем, и так далее. В этих случаях мы можем питать электрическую схему внутри кабеля, подавая на вывод VCONN напряжение 5 В от источника мощностью 1 Вт. Пример этого показан на рисунке 6.

Рисунок 6 – Пример использования активного кабеля USB Type-C

Как вы видите, активный кабель использует резисторы Ra, чтобы подтянуть выводы CC2 к шине GND. Значение Ra отличается от Rd, поэтому DFP по-прежнему может определять ориентацию кабеля, проверяя напряжение на выводах CC1 и CC2 DFP. После определения ориентации кабеля вывод конфигурирования канала, соответствующий «микросхеме активного кабеля», будет подключен к источнику питания 5 В, 1 Вт для питания схемы внутри кабеля. Например, на рисунке 6 действительный путь Rp-Rd соответствует выводу CC1. Следовательно, вывод CC2 будет подключен к источнику питания, обозначенному VCONN.

Выводы SBU1 и SBU2

Эти два вывода соответствуют низкоскоростным сигнальным путям, которые используются только в альтернативном режиме.

Управление питанием USB Power Delivery

Теперь, когда мы знакомы с распиновкой стандарта USB-C, давайте кратко рассмотрим USB Power Delivery.

Как упоминалось ранее, устройства, использующие стандарт USB Type-C, могут согласовывать и выбирать соответствующий уровень передаваемой через интерфейс мощности. Эти согласования питания достигаются с помощью протокола под названием USB Power Delivery, который представляет собой однопроводную связь по линии CC, описанной выше. На рисунке 7 ниже показан пример использования USB Power Delivery, где приемник отправляет запросы источнику и подстраивает напряжение VBUS по мере необходимости. Сначала запрашивается шина 9 В. После того, как источник стабилизирует напряжение шины на уровне 9 В, он отправляет приемнику сообщение «источник питания готов». Затем приемник запрашивает шину 5 В, и источник предоставляет ее и снова отправляет сообщение «источник питания готов».

Рисунок 7 – Процесс согласования питания при подключении через USB Type-C с помощью протокола USB Power Delivery

Важно отметить, что «USB Power Delivery» – это не только переговоры, связанные с передачей энергии, но и другие переговоры, например, связанные с альтернативным режимом, также выполняются с использованием протокола USB Power Delivery на линии CC.

Альтернативные режимы

Этот режим работы позволяет нам, используя стандарт USB Type-C, реализовывать сторонние протоколы, такие как DisplayPort и HDMI. Все альтернативные режимы должны как минимум поддерживать соединение USB 2.0 и USB Power Delivery. Для получения дополнительной информации смотрите этот документ от TI.

Заключение

USB Type-C обладает интересными особенностями. Он поддерживает невероятно высокую скорость передачи данных до 10 Гбит/с и высокую передаваемую мощность до 100 Вт. Благодаря этому, а также двухстороннему разъему, USB Type-C может стать действительно универсальным стандартом для современных устройств.

Оригинал статьи:

Теги

USBUSB Power DeliveryUSB Type-CАльтернативный режим USB Type-C

Сохранить или поделиться