Разбираемся в кабелях USB Type-C. Это просто помойка

В начале своего пути, порт USB был призван объединить все прочие интерфейсы в одно, на это даже намекал его неизменный логотип, но время идет и сам универсальный порт разросся до множества плохо совместимых версий, что внесло еще больший хаос в отношения тех или иных гаджетов. И наконец, на горизонте появился Он. Великий и ужасный USB Type C. Знающие люди встречали его едва ли не аплодисментами, а простые пользователи только пожимали плечами. С этим равнодушием можно встретится и сегодня, мол, да, симметричный, да, подключать легче, что с того? На деле же разница получается огромной и если вы все еще задаетесь вопросом, что же лучше - Type C или microUSB, вам сюда.

Type C практичнее

Этот компактный порт заявил о себе как о новом сетевом стандарте и его внешность вполне соответствует такому высокому статусу. Симметричный, 24-пиновый порт сегодня можно встретить на смартфонах флагманского и среднего ценовых сегментах, ноутбуках, док-станциях, роутерах и огромном количестве другой техники. Он не занимает много места на корпусе и, да, его удобнее подключать. А еще вам теперь не придется таскать с собой энное количество блоков от разной техники.
Немалое значение имеет и обратная совместимость. Порт Type-C позволяет использовать любую технику от самой древней до суперсовременной без особенных ограничений.
Еще пару лет назад остро стоял вопрос поиска переходников и совместимых флешек, но сегодня и их на рынке пруд пруди.

Скорость передачи данных - до 10 Гб/с

В этом плане Type C - большой задел на будущее, ведь он предлагает пользователям скорость передачи данных до 10 Гб/с. Современным смартфонам такое, конечно, не нужно, а вот в будущем вполне может пригодится.
Тут, кстати, сразу надо покончить с неразберихой. Первый установленный на смартфон Type C (к слову, это был Nokia N1) поддерживал только протокол 2.0, тогда как более поздние устройства могли иметь и 3.0, и 3.1 с соответствующими скоростями передачи данных. Это ограничение навязывается производителем с оглядкой на современные реалии и будет неизменно возрастать.

Зарядка - до 100 Вт мощности

Быстрые зарядки уже вовсю шагают по планете. Их разрабатывают разные производители и работают они по разному принципу, но суть одна - повысить мощность и сократить, таким образом, время зарядки гаджета. Если вы читали наш прошлый текст, то обратили внимание, что в современных технологиях быстрых зарядок цифры даже близко не приближаются к указанной. Однако в будущем и эта заоблачная, на первый взгляд, мощность будет использоваться. Данную технологию вы, возможно, встречали в Сети под именем USB Power Delivery. Именно её многие видят будущим стандартом быстрой зарядки.
Более того, порт Type C может не только заряжаться, но и заряжать другие приборы, что явно не преминут использовать в своих разработках сторонние производители.

Альтернативные режимы

Если до этого момента мы говорили исключительно о фирменных разработках, то теперь пора посмотреть и на сопутствующие технологии. Type C также позволит подключаться к мониторам с DisplayPort, MHL и HDMI.
Нельзя обойти вниманием и Thunderbolt 3, гарантирующим передачу данных и видео на высоких скоростях. Посредством данного интерфейса вы сможете последовательно подключить до 6 периферийных устройств (например, мониторов). Правда сложно себе представить ситуацию, когда это действительно необходимо.

Передача звука - аудиофильское качество

Если все указанные выше режимы мы оценивали в контексте задела на будущее, то это то, с чем даже рядовые пользователи сталкиваются уже сегодня. Мы говорим о массовой замене аудиоджека портом Type C. У разделенных портов, в данном случае, только одно (но очень серьезное) преимущество: можно использовать наушники даже тогда, когда смартфон заряжается. А вот по всем остальным пунктам аналоговый джек уступает цифровому USB-C. В последнем случае будут выше качество звука, лучше реализовано шумоподавление и эхоподавление. Не менее значима возможность перенести часть задач (и соответствующего оборудования) на гарнитуру, что также поможет избежать лишних шумов и расширить возможности гарнитуры в плане управления. Обратная сторона медали - наушники явно станут дороже современных простых “свистелок” или, иначе говоря, “свистелки” просто вымрут как вид.
А в будущем нас, по заявлениям разработчиков, ждут и более крутые штуки. Например, возможность отслеживать температуру тела во время занятий спортом при помощи наушников.

Док-станции

Именно многоплановость порта USB Type C сделала возможным использование докинговых станций для смартфонов. Подключение к доку дает возможность получить из смартфона почти полноценный настольный ПК. Не геймерского, конечно, уровня, но на мультимедийный точно потянет, благо мощи мобильных процессоров на это хватает с лихвой. На данный момент на рынке два устройства обладают такой функциональностью. Это HP Elite x3 , на который мы делали большой обзор и модели Samsung Galaxy S8 , S8+ и Note8 с их DeX Station. Учитывая с какой скоростью распространяется Type C, хочется надеяться, что аналоги появятся и у других производителей.

Как видим , миниатюрный порт Type-C это не только зарядка, как думают многие, но и море других возможностей. Именно за универсальность USB-C и ценят. Но море этих неоспоримых плюсов перечеркивает один жирный минус. Возможности порта всегда будут ограничены устройством-носителем и внешне опознать эти ограничения невозможно. То есть, Type C всегда выглядит одинаково, а чтобы выяснить что именно он будет “уметь” на том или ином девайсе, вам придется искать подробные спецификации. Причем сложности тут будут не только с наличием/отсутствием альтернативных режимов, но и с задействованными скоростями. Более того, совместимость двух устройств можно “убить” использованием неподходящего кабеля. Нехилая такая игра на внимательность получается. Единственное что радует, эти ограничения чем дальше, тем сильнее будут нивелироваться с развитием технологий.

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 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?

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

Почему новый стандарт USB действительно лучше, чем привычные всем USB-порты телефонов, планшетов или ноутбуков и у каких устройств уже есть разъемы USB Type-C? Редакция CHIP отвечает на все эти вопросы.

Сначала немного важной информации: обозначения USB Type-C и USB 3.1, как говорится, идут нога в ногу, поскольку обозначают фактически одно и то же. Когда используется числовое обозначение USB 3.1, речь обычно идет о скорости передачи данных.

Если встречаете название USB Type-C - обычно имеется ввиду непосредственно тип разъема для подключения устройств. Для начала давайте сравним предыдущий стандарт USB 3.0 с новым USB 3.1. Все подробности вы найдете в нижеприведенной таблице.

Сравнение USB 3.0 и USB 3.1

Лучшие устройства с USB Type-C

Какие устройства с разъемом USB Type-C вообще доступны в настоящий момент? Первым из них стал 12-дюймовый MacBook, в котором этот разъем вообще был единственным. Актуальные гуглофоны Nexus 6P и 5X тоже оснащены USB 3.1 - да и вообще все больше и больше производителей интегрируют в свои смартфоны порт нового стандарта.

В следующей таблице мы собрали для вас перечень самых интересных устройств с интерфейсом USB Type-C.

USB Type-C: у этих устройств он уже есть

Разъем USB больше не получится подключить неправильно

USB Type-C: штекер типа С (слева) можно использовать любой стороной

Вот что делает разъем USB Type-C невероятно удобным: он является симметричным. Вам больше не придется думать о том, с какой попытки получится правильно вставить штекер в гнездо. Ранее такое свойство разъема было большим преимуществом продукции компании Apple, iPad или iPhone, а теперь оно становится доступным для широких масс пользователей. Этот кабель можно вставлять любой стороной.

Упомянем и еще одно существенное преимущество над стандартом USB 3.0: за счет увеличенной до 100 Вт максимальной передаваемой мощности, через USB 3.1 в будущем без дополнительного источника питания смогут подключаться различные периферийные устройства, например, мониторы или колонки. Сила тока 5 А также существенно сокращает время зарядки мобильного телефона.

Достоинства порта USB 3.1:
★ быстрый
★ мощный
★ универсальный

Достоинства разъёма Type-C:
★ долговечный
★ симметричный

Теперь гарантированно можно подключить USB кабель к устройству с первого раза.

⚠ Следует различать понятия «порт » и «разъём ». Разъём (гнездо) Type-C можно припаять хоть старому телефону (вместо micro-USB), но порт так и останется старым USB 2.0 - скорости заряда и передачи данных это не прибавит. Из удобств появится лишь симметричность и надёжность разъёма.

⚠ Таким образом наличие Type-C ещё ни о чём не говорит. Продаются модели смартфонов с новым разъёмом, но со старым портом . Перечисленные в этой статье «плюшки» к таким смартфонам не относятся.

Назначение контактов

Контакты разъёмов на схемах показаны с внешней (рабочей) стороны, если обратное не оговаривается особо.

Порт содержит 24 контакта (12 контактов на каждой стороне). «Верхняя» линейка нумеруется A1…A12, «нижняя» - B1…B12. По большей части линейки идентичны друг другу, что и делает этот порт равнодушным к ориентации штекера. Контакты каждой линейки можно разбить на 6 групп: USB 2.0 , USB 3.1 , Питание , Земля , Согласующий канал и Дополнительный канал . А теперь рассмотрим подробнее.

Собственно, USB 3.1. Линии высокоскоростной передачи данных: TX+, TX-, RX+, RX- (контакты 2, 3, 10, 11 ). Скорость до 10 Гб/с. В кабеле эти пары перекроссированы, и что для одного устройства является RX, другому представляется как TX. И наоборот. По особому распоряжению эти пары могут переквалифицироваться под другие задачи, например - под передачу видео.

Старый добрый . Линии низкоскоростной передачи данных: D+/D- (контакты 6, 7 ). Этот раритет включили в порт ради совместимости со старыми тихоходными устройствами до 480 Мб/с.

Плюс питания - Vbus (контакты 4, 9 ). Стандартное напряжение 5 вольт. Ток выставляется в зависимости от потребностей периферии: 0,5А; 0,9А; 1,5А; 3А. Вообще, спецификация порта подразумевает передаваемую мощность до 100Вт, и в случае войны порт способен питать монитор или заряжать ноутбук напряжением 20 вольт!

GND - «Земля»-матушка (контакты 1, 12 ). Минус всего и вся.

Согласующий канал (или конфигурирующий) - СС (контакт 5 ). Это главная фишка USB type-C! Благодаря этому каналу система может определить:

— Факт подключения/отключения периферийного устройства;
— Ориентацию подключенного штекера. Как это ни странно, но разъём не абсолютно симметричен, и в некоторых случаях устройству хочется знать его ориентацию;
— Ток и напряжение, которое следует предоставить периферии для питания или заряда;
— Необходимость работы в альтернативном режиме, например, для передачи аудио-видео потока.
— Кроме функций мониторинга этот канал в случае необходимости подаёт питание на активный кабель.

Дополнительный канал - SBU (контакт 8 ). Дополнительный канал обычно не используется и предусмотрен лишь для некоторых экзотических случаев. Например, при передаче по кабелю видео, по SBU идёт аудиоканал.

Распиновка USB 3.1 Type-C

«Полосатым цветом» здесь изображены контакты неизолированного провода.

Странным решением было отмаркировать провода D+ и D- не как в USB 2.0, а наоборот: D+ белый, D- зелёный.

Серой обводкой помечены провода, чей цвет по словам Википедии не регламентирован стандартом. Автор вообще не нашёл каких-либо указаний на цвета проводов в официальной документации .

Распайка коннекторов Type-C ▼

Схема типового кабеля USB-C «вилка-вилка»▼

Технология питания/заряда USB PD Rev.2 (USB Power Delivery)

У кабеля USB-C нет таких понятий как «коннектор-A» или «коннектор-B» - коннекторы теперь во всех случаях одинаковы.

Роли устройства обозначены новыми терминами:

DFP - активное, питающее устройство (как бы порт USB-A )
UFP - пассивное, приёмное устройство (как бы порт USB-B )
DRP - «двуличное», динамически изменяющее свой статус устройство.
Кроме того, заряжающее устройство называется Power Provider , заряжаемое - Power Consumer .

Распределение ролей осуществляется установкой на контакте CC определённого потенциала с помощью того или иного резистора:

Активное устройство (DFP V bus .
Номинал резистора сообщает потребителю, на какой ток он может рассчитывать:
56 kΩ - 500 или 900 мА
22 kΩ - 1,5 А
10 kΩ - 3 А

Переходники с USB 2.0 (3.0) на USB-C, служащие для подключения новых смартфонов к старым ПК или ЗУ распаяны по схеме DFP, то есть, показывают себя смартфону как активное устройство ▼

Пассивное устройство (UFP ) определяется по резистору между контактами CC и GND .
Номинал резистора: 5,1 kΩ

Переходники с USB-C на USB-OTG распаяны именно по схеме UFP, то есть, имитируют потребляющее устройство ▼

⚠ Технологию USB PD Rev2 в которой по контакту CC согласуются ток и напряжение заряда не следует путать с технологией Quick Charge (QC), где по контактам D− и D+ согласуется только напряжение заряда. USB PD Rev2 поддерживается только в USB 3.1.
QC поддерживается без привязки к версии порта.

Переходник USB-micro-USB-C

Распайка платы переходника Type-C to USB 3.0 OTG с разных сторон ▼

Аналоговый звук через Type-C

Стандартом предусмотрена возможность передачи аналогового звука через цифровой порт. Эта возможность реализована в смартфонах HTC серии U, HTC 10 Evo, Xiaomi Mi, LeTV. Автор будет признателен, если читатель пополнит этот список.

Для работы в этом режиме служат аналоговые гарнитуры с вилкой Type-C. Для подключения классической предусмотрены переходники.

Аналоговый звук передаётся по каналам Data−, Data+, SBU1 и SBU2. Смартфон переходит в этот режим, если в вилке гарнитуры или переходника между контактами A1-A5 и B1-B5 установлено сопротивление менее 0,8…1,2 кОм . Вместо резистора доводилось видеть просто перемычку.

Видео через USB-C

Для передачи видео через USB 3.1 разработан режим «DisplayPort Alternate Mode».
См. перечень устройств , поддерживающих этот режим.
В режиме «Display Port» назначение контактов порта меняется - две пары TX2/RX2 превращаются в видеоканал, а звуком занимается SBU1/2 ▼

Обсуждение: 243 комментария

Друг!
Имеется dev.плата ROC-RK3328-CC, питается по micro usb, в спецификациях написано питание до 12v 2a (да, по microusb).
Так же этот же microusb имеет функцию OTG. Хотел бы перепаять microusb female на type-c female.. Каким способом лучше всего распаять чтоб сохранить функциональность? Я так понимаю, резисторы и конденсаторы не понадобятся? Заранее спасибо)

Ответить

1. Ответить

Приветствую. Не подскажете, есть ли возможность через USB-C передавать сигнал от стереомикрофона?

Ответить

1. Мне такой способ не известен, но он должен быть, так как стереомикрофоны со штекером type-c всё же продаются: http://www.boya-mic.com/wap/stereomicrophonesystem/1085.html
   Полагаю, аналоговый стереосигнал передать не получится. Потребуется внешняя type-c звуковая карта со стереовходом под аналоговый микрофон. Разумеется, необходимо, чтобы приёмное устройство поддерживало внешнюю карту.

   К какому устройству вы желаете подключить стеремикрофон?

   1. Правда, не подскажу, насколько он хорош и правда ли там стерео. Рекомендую поискать отзывы и удостовериться в совместимости микрофона с вашим смартфоном. Я-то не пользуюсь внешними микрофонами.

      Ответить

Добрый день. Имею электронный стабилизатор для экшен камер Zhiyun Evolution Z1 и была камера garmin virb ultra 30, и все было хорошо пока я не поменял камеру на Gopro hero 7. Этот кабель (на фото со штекером мини USB) используется для подключения камеры к аккумулятору стабилизатора и её зарядке, при этом съемка может вестись очень долго (я ни разу не разрядил аккумуляторы полностью, хотя снимали почти без перерыва в многочасовых поездках на авто).
Сейчас, когда я поменял камеру оказалось, что в камере для зарядки используется разъем USB-C. В комплекте со стабилизатором такого кабеля нет. Искал переходник mini usb – usb-c. Оказалось это большая редкость, есть пара вариантов только на aliexpress. Обращался к производителю, ответа не получил.
Вопрос: возможно ли перепаять штекер мини usb (на фото) на штекер usb-c?
Спасибо.

Ответить

Свежий лэптоп MacBook от Apple оснащён единственным портом USB Type-C . Но этот форм-фактор - не собственный стандарт корпорации. USB Type-C - новый тип универсального порта, стандартизированный международным консорциумом USB-IF . А со временем он распространится на все устройства, которые в наши дни оснащаются классическим (если не сказать «старым») более крупным коннектором USB.

С многообразием современных Apple MacBook можно ознакомиться на страницах Байона:

Разъём USB Type-C плотно переплетается с другими новыми стандартами: скоростным USB 3.1 и «электрическим» USB Power Delivery, чья задача - подавать достаточную мощь тока для питания различных устройств.

В статье мы расскажем и об отличиях USB Type-C от USB 3.1 и о том, чем схожи между собой стандарт USB Power Delivery и порт Type C.

Type-C - новая форма порта USB

По физической своей сути, разъём USB Type-C представляет собой более тонкий порт. Сам разъём может поддерживать уже существующие стандарты USB 3.1 и USB Power Delivery (для краткости - USB PD). Фактически, 3.1 и PD - «логические» разновидности USB, а Type-C - лишь размер, форма и вид порта.

Наиболее привычный коннектор USB относится к категории USB Type-A . Даже при переходе с «древнего» стандарта USB 1.1 на долгожителя 2.0 (и на быстрый 3.0, который принято помечать синим цветом), коннектор оставался одним и тем же. В своё время он казался миниатюрным, но спустя годы развития техники выглядит он весьма массивно. Другой его недостаток - возможность подсоединения к устройству исключительно одной определённой стороной. Поэтому до присоединения разъёма к порту необходимо убедиться в его правильном положении.

Но шина USB привлекательна и для других устройств! А крупный порт USB классического форм-фактора физически нельзя разместить на тонких гранях смартфонов, игровых контроллеров, цифровых камер и всех прочих гаджетов, куда так и просится этот стандарт передачи данных. Так рождались многочисленные стандарты коннекторов, включая распространённые ныне «micro» и «mini».

Разнообразные разъёмов и коннекторов класса Universal Serial Bus

«Зоопарк» различных типоразмеров USB-портов близится к закрытию. Причина этому - новый стандарт USB Type-C , на чьей стороне громадное преимущество: миниатюрные геометрические размеры порта. Его габариты составляют приблизительно одну треть «старого» USB Type-A . Новый форм-фактор можно разместить в любом устройстве. Больше никаких коллекций проводов: и для внешнего жёсткого диска, и для зарядки смартфона потребуется лишь один-единственный кабель. При этом крохотный порт способен как разместиться в корпусе мобильного устройства, так и служить источником электроэнергии даже для «прожорливых» периферийных устройств. С обеих сторон кабель оканчивается одинаковыми коннекторами USB Type-C.

Никуда не денутся разнообразные по форме и цветам красавцы-«зарядки», но кабель будет стандартным.

Единый стандарт Type-C

Всё верно: единый стандарт, и сразу столько «вкусностей». Есть и ещё кое-что: «Тайп Си» (такова английская транскрипция названия) привлекателен ещё и своей двусторонней природой. Вставлять коннектор в этот разъём можно любой стороной. Не придётся больше рассматривать направленность «шнурка», чтобы аккуратно вставить его в порт.
Пока USB Type-C лишь начинает своё победоносное шествие, поэтому дата-кабели - непременный атрибут любого компьютерного «хозяйства».

Рекомендуем ознакомиться с нашими товарами этой категории: кабели USB

Типоразмер USB класса Type-C может работать в различных режимах-«протоколах». На практике это выражается в том, что к одному-единственному порту можно подключать ещё и кабели HDMI, VGA, DisplayPort или другие виды соединений компьютера с периферией. Цифровой мультипорт-адаптер USB-C от Apple - отличный образец вышесказанного. Данный адаптер позволяет подсоединять к компьютеру видеовыходы HDMI или VGA, крупные коннекторы USB старого стандарта Type-A , и, конечно, родные для него входы USB Type-C . Куча всевозможных USB, HDMI, DisplayPort, VGA и прочих разъёмов, которыми сейчас украшаются большинство ноутбуков по всем боковым граням, можно заменить лишь одним типом порта. Нечто подобное в последние годы произошло с мобильными компьютерными колонками - они всё чаще подключаются к компьютеру через USB, а не через специфические порты.

Стандарт электропитания USB Power Delivery

В близком родстве с Type-C состоит и другой свежий стандарт консорциума - USB PD. Что такое USB Power Delivery?

Многие мобильные устройства - смартфоны, планшеты, карманные компьютеры, способны заряжаться от компьютера при соединении с ним через USB. Порт класса USB 2.0 обеспечивает передачу тока вплоть до 2,5 Ватт - достаточно для неспешной подзарядки, но о более требовательных устройствах не приходилось и думать: средний ноутбук, к примеру, требует до 60 Ватт.

Спецификации USB Power Delivery обеспечивают передачу тока вплоть до 100 Вт. Более того, направление тока может быть двусторонним, поэтому оба устройства, соединённых USB-кабелем, могут как отдавать, так и получать электричество. Одновременно с обеспечением электропитания возможна и передача данных. И новый MacBook, и «хромбук» Pixel от Google способны заряжать свои аккумуляторы при соединении по порту USB Type-C . Новый стандарт USB PD позволит забыть о многочисленных типах кабелей и разъёмов для питания ноутбуков. Любое устройство можно запитать от стандартного порта USB. Источником тока для лэптопа может быть любой новомодный «внешний аккумулятор». Можно присоединять ноутбук и к внешнему экрану - и этот дисплей будет делиться своим током с компьютером, одновременно показывая изображение, отсылаемое на него компьютером через небольшой порт USB класса Type-C .

Необходима лишь поддержка технологии USB Power Delivery. Обычный порт USB Type-C - не гарантия такого электрического всемогущества. Как Байон уже отмечал в начале статьи, Type-C - лишь новая геометрия этого разъёма; всё остальное будет зависеть от конкретного производителя данного устройства - захотят ли разработчики оснащать свои устройства с портами размера Type-C ещё и поддержкой USB PD.

Взаимоотношения USB Type-C и USB 3.1

USB 3.1 - очередная веха развития шины USB. Теоретическая пропускная способность USB 3.0 ограничена 5 гигабитами в секунду. Новая итерация, USB 3.1, увеличивает этот показатель вдвое - вплоть до 10 теоретических гигабит/сек. Этот красивый показатель соответствует скорости порта Thunderbolt первого поколения.

Чем отличаются USB Type-C и USB 3.1?

Первый (USB Type-C) - лишь геометрическая форма разъёма, не более. Внутрь этой «геометрии» можно встроить и старичка USB 2.0, и его потомка - 3.0, и их наследника 3.1. В принципе, ничто не мешает разместить в Type-C даже логику откровенно «музейного» USB 1.1.

Практический пример отличия USB Type-C от USB 3.1 - Android-планшет Nokia N1. Он оснащается новым разъёмом USB Type-C , однако внутри расположена логика шины 2.0 (да, даже не 3.0). Соответствующая у него и скорость передачи данных. Тем не менее, эти две технологии связаны друг с другом напрямую, пусть и не являются синонимами.

Обратная совместимость USB и новых технологий стандарта

С физико-геометрической точки зрения, разъём USB Type-C не совместим с предшественниками. А с логической точки зрения разработчики сохранили полную обратную совместимость. Иными словами, в тонкий новый разъём Type-C не удастся «впихнуть» обычный громоздкий коннектор от принтера или мышки. Не удаться и подключить современные флешку или внешний HDD, оснащённые кабелем Type-C , в классический привычный всем порт USB компьютерного формата.

А теперь вновь вернёмся к хорошему. Стандарт USB 3.1 полностью совместим с предыдущими версиями USB, поэтому для подключения старой периферии в порт USB Type-C требуется лишь простой адаптер-переходник. Устройства заработают, проблем не возникнет.

Как жить в эпоху USB Type-C ?

На практике, большинство новых компьютеров будут оснащаться как новыми портами USB Type-C , так и привычными USB Type-A - по крайней мере, в обозримом будущем. Такой процесс уже начался, в качестве примера возьмём всё тот же «хромбук» Pixel. Нет нужны менять старую периферию (принтеры, сканеры, флешки с мышками) на новые устройства с кабелями USB Type-C . И даже если ваш будущий компьютер будет ортодоксально оснащён исключительно портами USB Type-C (как в случае MacBook), решить проблему помогут недорогие и всё более распространённые адаптеры.

Итог: размышления Байона о USB Type-C

Своевременное и долгожданное обновление, этот новый разъём. Первопроходцы USB Type-C - разработчики MacBook, но эта технология уже скоро распространится далеко за пределы «яблочной вселенной». Со временем другие порты уйдут в прошлое, а переход к новой эпохе будет максимально безболезненным. Какого бы мнения читатели не были об Apple, на этот раз они дали дорогу новому стандарту, который пригодится всем и каждому.

Более того, порт USB Type-C может заменить собой интерфейс Lightning, которым пользуются лишь смартфоны и планшеты этой корпорации. У Lightning нет особых преимуществ над USB Type-C - он выгоден компании Apple лишь потому, что она получает за его использование лицензионные отчисления.