дата кабель usb type c для чего

Простым языком о USB Type-C

Казалось бы, что USB Type-C работает по тому же принципу, что универсальная последовательная шина (USB). Тем не менее USB Type-C лучше micro-USB почти во всех отношениях. USB Type-C начинают использовать не только в новых телефонах, но и во многих других устройствах. Это компьютеры, ноутбуки, наушники, док-станции и многое другое.

Что такое USB Type-C?

USB Type-C (USB-C) — это 24-контактный разъем, которые предназначены для передачи данных и энергии. Первая спецификация разъема (версия 1.0) была выпущена в 2014 году. USB-C построен на основе micro-USB, но имеет много отличий. Например, USB-C можно подключать любой стороной. USB-C поддерживает стандарты USB 3.0 и USB 3.1. Благодаря высокой пропускной способности, USB-C поддерживает быструю зарядку. Разъем способен обеспечить до 100 Вт мощности. Этого достаточно для зарядки ноутбука и других устройств.

Как работает USB-C?

По большей части, USB-C работает также как любой кабель USB. Есть два набора проводов. Первый предназначен для передачи питания на устройство, второй — для передачи данных. Одно из основных отличий — это количество соединителей. micro-USB имеет пять мизерных контакта. В USB-C — 24 контакта. Если говорить простым языком, не вдаваясь в технические подробности, эти контакты предназначены для быстрой передачи данных и быстрой зарядки.

Разъём USB Type-C может работать в одном из альтернативных режимов, в котором его контакты используются для передачи данных при помощи других физических протоколов. USB-C может выступать в качестве DisplayPort, Thunderbolt, HDMI, MHL. Проблема заключается в том, что некоторые производители, например, Apple, не маркируют разъёмы USB Type-C, что усложняет подбор совместимой периферии.

Быстрая передача данных обеспечивается поддержкой USB 3.1, который имеет пропускную способность 10 Гбит/с, в то время, как USB 3.0 имеет пропускную способность 5 Гбит/с. Однако, не все устройства поддерживают USB 3.1. Важно не путать USB-C и USB 3.1. USB-C — это тип разъема, а USB 3.1 — это технология передачи данных.

Смартфоны с USB-C могут поддерживать быструю зарядку и быструю передачу данных, но производители могут это отключать. В каком-то смысле, это как Quick Charge от Qualcomm. В аппаратных средствах поддержка Quick Charge, но некоторые производители отключают эту технологию.

Как вы видите, USB-C имеет много сходств с micro-USB. Тем не менее, USB-C имеет много улучшений, такие как универсальность, поддержка быстрой зарядки, быстрая передача данных. До сих пор это новая технология, которая медленно принимается всеми производителями.

Источник

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

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.

Источник

USB Type-С: что это такое и чем отличается от других кабелей

Обновлено 03 апреля 2020

Что такое USB Type-C

USB Type-С — это спецификация нового разъёма для универсальной последовательной шины. Служит она, как и до этого, для подключения различных периферийных и самостоятельных устройств друг к другу. От прошлых версий отличается прежде всего симметричным строением. То есть воткнуть его можно любой стороной, в отличии от типа А, который приходилось переворачивать если «не попал» с первого раза.

Устройство и распиновка

Сам разъём немного компактней своих собратьев типа А или B и имеет размеры 8,4×2,6 мм. Всего контактов у стандарта — 24. В стандарте предусмотрены 4 пары контактов для питания и заземления, 2 пары для обычной передачи данных, 4 пары для высокоскоростной передачи, два вспомогательных контакта, два для определения ориентации, контакт для конфигурационных данных и питание для 5В.

Основные характеристики

Так как по времени совпало, что вместе с разработкой спецификации типа С был введён и стандарт 3.1, то чаще всего он и используется в устройствах. А значит и перенимает все его свойства. Например, 1 поколение способно передавать данные со скоростью в 5 Гбит/с, а 2 поколение уже в 10 Гбит/с. Интересной новинкой является тот факт, что USB Type-C может работать альтернативно с другими известными спецификациями: DisplayPort, HDMI и Thunderbolt. Естественно, при наличии соответствующих переходников и кабелей.

Преимущества и недостатки

Как правило, такие технологии создаются исходя из опыты предыдущих решений и спецификаций. Учитываются все недостатки прошлых версий и устраняются в новых. Поэтому как таковых явных недостатков новый разъём не имеет. Разве что обратная совместимость, которая самоустранится со временем, после роста числа устройств с USB Type-C на борту.

Что касается преимуществ, то первое, что сразу бросается в глаза — симметричность. Теперь подключать любое устройство можно практически не глядя. Также можно отметить поддержку других альтернативных интерфейсов, что в итоге сможет привести к универсальности разъёмов, когда можно будет использовать один и тот же тип кабелей для разных задач. Ну и приятным бонусом можно назвать увеличенную силу тока, которую можно передать через порт. А это будет весьма актуальным для устройств, требующих дополнительного питания.

В чём разница между обозначениями USB Type-C и USB 3.1

Возможно, практически одновременное создание спецификаций USB Type-C и USB 3.1 породили заблуждения в том, что это одно и тоже. Это не совсем так. USB Type-C – это спецификация разъёма, а USB 3.1 – интерфейса.

То есть это разные характеристики шины. Несмотря на то, что при использовании USB Type-C применяется USB 3.1, всё же интерфейс не привязан к разъёму, а значит может использоваться и 2.0.

Какие устройства используют USB Type-C

Постепенно список поддерживающих стандарт устройство растёт. В том числе и приверженцы нестандартных типов: компания Apple также стала внедрять новый разъём в свои устройства.

Компьютеры

Естественно, что этот вид техники должен первым освоить новый стандарт. Пионерами можно назвать ноутбуки от Apple – MacBook 12’’ и MacBook Pro с 2016 года. Правда, порт там всего один. Сейчас практически каждый ноутбук от разных производителей обязательно содержит хоть один порт Type-C. А для поддержки более старых версий на них остается ещё и Type-A.

Смартфоны

Мобильные телефоны тоже стараются не отставать от трендов, и производители комплектуют их разъёмом Type-C. Сначала потянулись бренды из поднебесной, а затем и остальные, более известные. Одними из первых этот стандарт получили Leagoo KIICAA Mix, Alcatel 5, Sony Xperia L1, Xiaomi Mi A1, Blackview P2 lite.

Как выбрать USB Type-C

Спецификация нового разъёма довольно обширна и открывает большие возможности для использования. Его можно применять в самых разных задачах для самых разных устройств.

Для зарядки

Новый стандарт предполагает, что зарядка может использовать мощность зарядки до 100 Вт. Но так как есть широкий спектр для настройки, то и используемые мощности можно менять в разных градациях. В этом иногда и кроется проблема. Производители могут ограничивать токи зарядки для своих устройств, и, таким образом, если подключать зарядку с высокой мощностью с помощью кабеля с низкими допустимыми токами, то процесс зарядки батареи устройства будет весьма длительным. То есть подбирать кабель желательно в тех границах значений мощности, в которых находится зарядка.

Для передачи видеосигнала и звука

USB Type-С вполне подходит по характеристикам для передачи видеосигнала и звука. Для этого он способен поддерживать альтернативные режимы передачи: HDMI, VGA и Thunderbolt. В зависимости от присутствующего на видеоустройстве, например, телевизоре, входа, можно использовать один из стандартов — HDMI, VGA или Thunderbolt 3. Хотя многие телевизоры и мониторы уже потихоньку обрастают своими портами USB Type-C, не требующими никаких переходников и адаптеров.

Для подключения дополнительных устройств

Хотя количество поддерживающих USB Type-C устройств постоянно растёт, всё же переход будет длительным. Но так как новый стандарт отлично поддерживает высокие скорости, то в продаже уже есть различные хабы и переходники, позволяющие безболезненно подключить что угодно. Простейший хаб с USB Type-C на Type-A можно найти за 1000 рублей. В целом, стоимость просто кабеля прямого назначения стоит столько же.

Для максимальной скорости передачи данных

Чтобы обеспечить максимальную скорость, нужно выбирать кабель с интерфейсом USB 3.1. Это позволит передавать данные со скоростью до 10 Гбит/с. Для более высоких показателей придётся использовать альтернативный режим типа Thunderbolt 3 или MHL, которые позволяют разогнаться до 20 и даже 40 Гбит/с.

Рекомендации по использованию USB Type-C

Пока стандарт находится ещё на стадии внедрения, будут наблюдаться проблемы с совместимостью. Именно поэтому разработчики устройств пока снабжают свои гаджеты и новым разъёмом, и более старыми USB типа А. Естественно, на этой стадии цены на адаптеры, переходники и кабели довольно высокие.

Кстати, не стоит покупаться на более дешёвые аналоги адаптеров с Type-C на любой другой стандарт. Дело в том, что спецификация весьма сложна для организации правильного перехода с одного стандарта на другой. И многие полуподвальные фабрики Китая не реализуют механизм определения токов для конфигурационного канала кабеля в нужной степени. В итоге на порт может поступать неверная информация о мощности устройства, что может грозить выходом из строя портов, блоков питания или хабов.

В целом же, стандарт привлекательный и эффективный. Возможно именно он приведёт к унификации разъёмов и портов, чтобы можно было подключать через один и тот же кабель всё что угодно — от смартфонов до мониторов. Главная задача стандарта сейчас — «покорить» как можно больше устройств.

Источник