Чем отличается micro usb от type c. Type C: чем интересен и почему лучше microUSB. Зарядка в обе стороны
Скорость работы интерфейса зависит от установленных контроллеров, и вы будете удивлены тем, что делают с ними некоторые производители. Технология USB Type-C обещает нам скорость передачи данных на уровне до 10 Гбит/с, но первое поколение устройств с USB Type-C оказывается далеко не настолько быстрым. В этой статье мы разбираемся, в чем здесь дело…
USB Type-C - новый интригующий стандарт, который больше года назад стал появляться в ноутбуках, планшетах, телефонах и на других устройствах. И у нас давно возникло желание проверить, какую же скорость он в реальности может обеспечить. Благодаря появлению SanDisk Extreme 900 мы действительно можем заставить этот двусторонний порт работать на пределе. Для тестирования мы подготовили 8 ноутбуков с USB Type-C, а также вставили в настольный ПК специальную карту PCIe, чтобы тест был более полным.
О чем «молчит» ваш порт USB-C
Подразумевается, что USB Type-C станет универсальным стандартным портом, но на сегодня его универсальность проявляется только в запутанности. USB Type-C может работать на скорости 5 Гбит/с или 10 Гбит/с, будучи по-прежнему маркированным как USB 3.1 производителем ноутбука. Технически USB Type-C может работать даже на скорости USB 2.0 - на жалких 480 Мбит/с. Так что если вы видите порт USB Type-C, то нем можно сказать только то, что скорость интерфейса может варьироваться от скромных 480 Мбит/с до внушительных 10 Гбит/с.
Чтобы запутать все еще сильнее, технология Intel Thunderbolt 3 использует порт USB Type-C для передачи данных через PCIe. И она также поддерживает USB 3.1 со скоростью 10 Гбит/с.
Обсуждать Thunderbolt 3 и поддержку передачи видео через USB Type-C нужно отдельно, и мы посвятим этому другую статью. Однако о питании и не столь универсальной зарядке через USB Type-C уже было сказано.
Не все порты USB Type-C одинаковы
Что же установлено в ваш ноутбук?
На производительность USB Type-C влияет ряд ключевых факторов. Первое - это возможности жесткого диска в вашем ПК. Если вы копируете со встроенного винчестера, получить скорость даже близкую к скорости порта просто невозможно, просто потому что большинство дисковых интерфейсов не дотягивают до максимальной производительности USB Type-C.
Другой важный фактор - это контроллер, используемый для подключения порта. На сегодняшний день существует два популярных чипа, доступных на рынке. Первый из них - ASmedia ASM1142. Этот чип USB 3.1, работающий со скоростью 10 Гбит/с, можно найти во множестве ранних версий ноутбуков и настольных ПК, которые были оснащены USB Type-C. И поскольку нам не удалось оперативно найти ноутбук с этим чипом, мы вставили карту Atech BlackB1rd MX1 PCIe в настольный ПК. Производительность собранной системы должна быть практически такой же, как у ноутбуков с данным чипом. Другой кандидат на лидерство - это дорогостоящий чип Intel Thunderbolt 3, который также поддерживает возможность работы USB со скоростью 10 Гбит/с.
Ну и, наконец, весьма популярное на сегодня решение, которое можно найти во множестве ноутбуков - это контроллер USB 3.0, встроенный непосредственно в чипсет системной логики Intel. Тот же чип используется для подключения стандартных прямоугольных портов USB 3.0 Type-A. Многие производители ПК просто передают его сигнал на овальные порты USB Type-C. И именно это решение является самым популярным, так как оно дешевле и требует меньше энергозатрат. Однако оно также ограничивает работу любого порта USB Type-C максимальной скоростью USB 3.0 - 5 Гбит/с.
.jpg)
SanDisk Extreme 900 - один из первых дисков с поддержкой USB 3.1 10 Гбит/с
Метод тестирования
Для проведения тестов мы использовали SanDisk Extreme 900 SSD, который действительно поддерживает подключение USB Type-C на скорости 10 Гбит/с. SanDisk удалось создать это накопитель емкостью 2 Тб, объединив два диска M.2 SSD в массив RAID 0 внутри одного корпуса. И получился действительно быстрый USB-диск. Подключая его к портам USB Type-C каждого компьютера, мы запускали утилиту AS SSD, которая позволяет оценить реальную скорость последовательной передачи данных порта.
Результаты, которые говорят сами за себя, вы можете увидеть на диаграмме ниже. Мы расположили их в порядке убывания производительности. На подписях указаны как модели ноутбуков, так и версии установленных контроллеров.
.png)
Мы оценили 8 ноутбуков, чтобы исследовать производительность USB Type-C (нажмите на картинку для увеличения)
Неудивительно, что производители ноутбуков, выбравшие самый дешевый вариант (подключение контроллера Intel USB 3.0 5 Гб/с к порту USB Type-C), обеспечивают вам… производительность в 5 Гбит/с. Нам не удалось протестировать 12-дюймовый MacBook, потому что AS SSD не работает на OS X, но он использует тот же контролер. Так что приходится ждать эквивалентной производительности.
Куда больший интерес вызывает работа чипов со скоростью 10 Гбит/с: ASMedia и Thunderbolt 3. На диаграмме они представлены 2 моделями Dell XPS (для Thunderbolt) и картой ASMedia в настольном ПК. В нашем тесте ASmedia показал небольшое преимущество над контроллером Thunderbolt 3. Впрочем, производители ПК подтверждают эти данные, сославшись на результаты собственных внутренних тестирований.
.png)
Модель Samsung Notebook 9 Pro использует только часть контроллера Intel Thunderbolt 3, поддерживающую USB 3.1
Впрочем, в тесте есть еще один интересный участник - это ноутбук Samsung Notebook 9 Pro. 15,6-дюймовая модель использует достаточно редкий подход оснащения порта USB Type-C за счет использования чипа Intel «Alpine Ridge» с Thunderbolt 3, однако включает в нем только поддержку USB. Даже в панели «Диспетчера устройств» вы найдете только контроллер Intel USB 3.1, как это показано на скриншоте выше.
Представители Samsung подтвердили, что этот ноутбук не работает с Thunderbolt 3. Мы проверили это при помощи диска Akitio Thunderbolt 3 - действительно не работает. Зачем инженеры Samsung поступили таким образом, остается тайной.
Однако нам известно, что производительность оказалась удивительно низкой. Да, этот порт работает быстрее, чем обычные USB Type-C со встроенным чипом Intel, но намного медленнее, чем ASMedia и полная версия Thunderbolt 3. Странный ход.
Заключение
Один взгляд на тестовую диаграмму дает понять, что у наличия в компьютере полноценного порта USB 3.1 со скоростью 10 Гбит/с есть реальные преимущества. Самый очевидный вывод: вам не придется долго ждать копирования файлов на USB-диск. Но кроме этого только с полноценным портом вы сможете раскрыть все преимущества внешнего диска с USB 3.1. И поскольку на рынке будет появляться все больше моделей ПК с портами USB Type-C, мы рекомендуем внимательнее читать характеристики перед покупкой компьютера.
Ранее в этом месяце новый «гуру» компании Apple Тим Кук анонсировал ряд новых продуктов, наиболее интересным из которых оказалась усовершенствованная версия MacBook Air. В ходе своего выступления Кук уделял слишком много внимания возможностям и функциям, которые больше не являются столь уникальными, как Apple хочет заставить нас поверить. Поэтому одна из самых ключевых и интригующих инноваций Air, технология с потенциалом серьезно изменить мир мобильных устройств в течение следующих нескольких лет, осталась почти незамеченной. Речь идет о новом разъеме USB Type-C и исключительно широком спектре возможностей, которые он предлагает.
Что такое USB Type-C?
Как подсказывает название стандарта – это эволюционная доработка известного формата универсальной последовательной шины (USB), которая в настоящее время является одним из наиболее распространенных интерфейсов в сфере компьютерной периферии и мобильных технологий. Type-C не просто обеспечивает обратную совместимость с предыдущими версиями USB, но и объединяет их новым, уникальным способом. Так один кабель (интерфейс) может передавать данные, электроэнергию и даже видео.
По своему размеру разъем типа C меньше, чем хронологически наиболее старый (и массовый) стандарт Type-A, но немного больше формата microUSB (Type Micro-B). В отличие от своих предшественников, однако, новый стандарт является более универсальным – разъем кабеля Type-C можно подключать к порту любой стороной и с обеих сторон кабеля располагаются одинаковые штекеры. В то же время это ограничивает обратную совместимость с уже существующими форматами Type-A и Type-B. Иначе говоря, вы не сможете подключить кабель Type-A или B в порт Type-C и наоборот.
Зато порт Type-C можно без проблем настроить так, чтобы он мог выполнять множество разных функций. Так, например, кабель USB Type-C может спокойно передавать сигнал HDMI или DisplayPort, хотя на данный момент эта возможность все еще чисто теоретическая.
Type-C? Разве это не USB 3.1?
Определенно нет! USB 3.1 является последней версией стандарта передачи данных, который (по крайней мере, в теории) должен удвоить пиковую скорость передачи данных с 5 Gbps (USB 3.0) до 10 Gbps. Кроме того, 3.1 полностью обратно совместим с предыдущими версиями стандарта: 3.0 и 2.0.
В этом ключе, модуль Type-C может предлагать как возможности для передачи данных через USB 3.1, так и через некоторые из более старых стандартов. Например, адаптер USB Type-C Digital АV Multiport, который Apple будет предлагать в качестве дополнительного аксессуара для нового MacBook, по спецификации поддерживает «USB 3.1 Gen 1» с теоретической максимальной пропускной способностью 5 Gbps, т.е. практически идентично стандарту USB 3.0. А одно из первых устройств с поддержкой Type-C, которое в отличие от MacBook 2015 уже доступно на рынке, планшет Nokia N1, использует еще более старый USB 2.0 для передачи данных и зарядки.
Type-C = USB Power Delivery?
Снова нет. Power Delivery является частью последней спецификации стандарта USB и представляет собой возможность передачи до 100 Вт мощности к любому подключенному устройству, хотя он также может использоваться и для передачи данных. Для сравнения, самый популярный сейчас стандарт USB 2.0, который используется почти во всех смартфонах и планшетах, обеспечивает передачу до 2.5 Вт мощности. Это одна из причин, почему вы не можете заряжать большинство современных ноутбуков через USB – они требуют напряжение между 20 и 65 Вт. Однако с новым разъемом Power Delivery вы сможете не только спокойно заряжать ваш будущий ноутбук через USB, но и одновременно с этим смотреть 4K видео, передаваемое на внешний монитор, который подключен тем же самым кабелем.
Так какая связь между Type-C и USB Power Delivery? Здесь мы снова говорим о теоретической возможности поддержки. Другими словами – разъем Type-C может предложить возможности USB Power Delivery, если производитель соответствующего модуля предусмотрит это. В противном случае, если у вас есть кабель Type-C, это не означает, что он поддерживает и Power Delivery.
Type-C сегодня? Или скорее завтра?
Несмотря на свои многочисленные, красивые обещания, на данный момент новый MacBook это все еще просто куча блестящих характеристик. В отличие от Apple, однако, ряд компаний уже предлагают на рынке устройства с поддержкой Type-C. Первой стала Nokia с вышеупомянутым планшетом N1.
SanDisk недавно показала свой первый флэш-диск на основе нового стандарта. Тем не менее, чтобы обеспечить обратную совместимость со старыми форматами USB, это 32-гигабайтное устройство располагает и дополнительным разъемом Type-A – практика, которая, вероятно, будет часто встречаться во время перехода на новый стандарт.
В рамках январской выставки CES 2015 был продемонстрирован прототип док-станции для ноутбуков, которая предлагает разъем Type-C для зарядки и вывода видео на внешний 4К-дисплей. А компания LaCie буквально на днях объявила, что намерена предложить серию Type-C-внешних жестких дисков с емкостью 500 ГБ, 1 и 2 ТБ.
Отличного Вам дня!
Google и Apple недавно запустили новые мобильные компьютеры, хотя машины совершенно разные, но у них есть нечто общее: оба компьютеры имеют порты USB Type-C. Так что же такое USB Type-C? Давайте посмотрим.
Два наиболее известных устройства, в которых уже присутствует порт USB Type-C – новый Google Chromebook Pixel и новый Macbook. Однако USB 3.1 и разъемы Type-C станут стандартом в течении ближайших нескольких лет.
Каждый из нас, наверное, хорошо знаком с USB портом. Если у Вас есть компьютер, тогда, скорее всего, Вы пользовались USB-флеш-накопителем, или может быть подключили принтер к USB порту. Если у Вас есть смартфон работающий на Android, тогда Вы знаете, что USB порт можно использовать для подзарядки или переписывать данные с телефона и обратно. Порт USB присутствовал везде в течении долгого времени. Впервые он получил широкое применение, когда компании Microsoft в Windows 98и Apple включили поддержку для него, чтобы удалить порты клавиатуры и мыши. Это случилось почти 20 лет назад, и мало что изменилось с тех пор.
Порт USB 1.1 может передавать данные на скорости 12 Мбит/с, то есть 1,4 мегабайт в секунду. В те дни дискета имела объем 1,4 Мегабайта, так что это была высокая скорость. Порт USB 2.0 был выпущен в 2000 году, который теоретически мог пропустить 480 Мбит/с. Тем не менее, его фактическая средняя скорость примерно 280 Мбит/с, что составляет около 35 мегабайт в секунду.
Порт стандарта USB 3.0 был анонсирован в 2008 году и позволяет теоретических пропустить скорость до 5,0 Гбит/с. Однако фактическая достигаемая скорость составляет около 400 Мегабайт в секунду, неплохо, да?.
На настольных ПК для портов USB 1.1, 2.0 и 3.0 использовали один и тот же тип разъёма, а потом micro-B или mini-B на периферических устройствах (телефон, фотоаппарат, и т.д.).
Ситуация несколько изменилась с приходом портов USB 3.1. Как и следовало ожидать, порт USB 3.1 работает еще быстрее от своих предшественников, его скорость настолько быстрая, что он может быть использован для подключения 4K дисплеев. Это означает, что в будущем в ноутбуках и в ПК, мы не увидим HDMI или VGA разъемов, пользователи увидят новый тип портов. Иными словами, тип «A» и «B» уже история. Новый разъем называется USB Type-C. Так, что же дает нам новый порт USB Type-C, и почему этого не могут обеспечить Type-A и B?
Во-первых, новые разъемы USB Type-C – не большие. А это говорит о том, нам больше не понадобятся mini или micro порты, а значит – не будет путаницы с выбором нужного кабеля. Разъем Type-C достаточно мал для смартфонов и достаточно мощный для ПК, и даже для использования на серверах.
Во-вторых, порт USB Type-C может выдержать нагрузку мощностью в 100 Вт, это означает, что он может быть использован не только для зарядки смартфонов, но и для питания многих других устройств, которые раньше требовали другого источника питания (блока питания). В будущем для Вашего принтера, возможно, потребуется только один кабель – USB Type-C, который обеспечит как питание, так и передачу данных.
В-третьих, кабель Type-C является двухсторонним – теперь не имеет значения, как Вы его подключите. Нет больше необходимости присматриваться, какой стороной подключать кабель.
Наконец, в кабеле USB Type-C используется новый небольшой разъем на обоих концах, не будет больше использоваться тип «A» на одном конце, и тип «B» на другом. Теперь Вы действительно сможете подключать кабель как Вам угодно, и он будет просто работать!
Два наиболее известных устройства, в которых уже присутствует порт USB Type-C – новый Google Chromebook Pixel и новый Macbook. Однако USB 3.1 и разъемы Type-C станут стандартом в течении ближайших нескольких лет. Поскольку он обратно совместим, то для подключения устройств, работающих на предыдущих версиях USB портов, Вам понадобиться пассивный адаптер. Так, что компании, которые перейдут новую технологию, не будут отчуждать своих существующих клиентов.
Адам Родригес, менеджер по продукции Google заявил, что «Мы являемся сторонниками USB Type-C. В ближайшем будущем Вы увидите его во многих Chromebook и Android-устройствах». Стоит отметить, что разъем Type-C могут получить устройства, которые еще даже не поддерживают USB 3.1. Например, смартфоны среднего класса могут использовать новый разъем, фактически не имея поддержки нового стандарта USB. Это облегчит переход на новый тип разъемов, однако это может вызвать некоторое замешательство, когда порт не выдаст большой скорости, как ожидалось.
Последняя линейка портов Type-C (и USB 3.1) переняла все лучшее от любимого USB, и делает его еще лучше, обеспечивая универсальный размер разъема, который будет хорошо работать с обоими видами устройств – мобильными телефонами и персональными компьютерами.
Последние изменения и улучшения технологии USB расширяют выбор интерфейсов для пользователей. Вначале форум по внедрению USB (USB Implementers Forum) переименовал интерфейс USB 3.0 в USB 3.1 Gen 1. При этом технические характеристики интерфейса остались прежними. Затем форум представил USB 3.1 Gen 2 и новый тип физического разъема, который получил название — USB Type C. Мы решили пролить свет на ситуацию вокруг этих стандартов и разъемов.
Технология USB 3.1
В настоящее время технология USB 3.1 Gen 1 (бывш. USB 3.0) поддерживается как стандарт новейшими операционными системами MacOS, Linux и Windows. Интерфейс обеспечивает максимальную теоретическую пропускную способность 5 Гбит/с и актуальную до 3,4 Гбит/с и до 900 мА тока для устройств. В отличие от USB 2.0 версия 3.1 работает в полнодуплексном режиме, другими словами, возможна одновременная отправка и прием данных.
USB 3.1 Gen 2 предлагает пользователям пропускную способность вдвое больше, чем Gen 1: 10 Гбит/с. USB 3.1 Gen 2 не является стандартом для Intel или AMD, но может поддерживаться сторонними драйверами и контроллерами. И хотя Gen 2 получил небольшие изменения протокола, он поддерживает обратную совместимость с Gen 1.
Сфера применения USB 3.1
Итак, технология USB 3.1 предоставляет пользователю значительно увеличенную производительность по сравнению с USB 2.0. При использовании съёмных накопителей будет обеспечена более быстрая передача данных: больших видеофайлов и изображений. USB 3.1 обеспечит поддержку высоких разрешений и частоты кадров для камер, используемых в системах машинного зрения на производственных линиях. Соответственно, и PTZ камеры, используемые как в системах видеонаблюдения, так и в системах видеоконференцсвязи без использования аппаратного кодека, могут поддерживать разрешение 1080p60 и выше. Несомненно, это улучшает качество и уменьшает стоимость систем для видеоконференций, а также позволяет пользователям подключать свои собственные устройства к Skype и WebEx.
Схема расположения выводов USB 3.1
Как и USB 3.0, USB 3.1 получил дополнительные контакты для поддержки SuperSpeed. Контакты D+ и D- остались прежними, включая (power) и (ground). Для обслуживания шины SuperSpeed были добавлены две дополнительные витые пары, которые и обеспечивают двунаправленную передачу данных SuperSpeed: StdA_SSRX+ and StdA_SSRX- (прием) и SSTX+ and StdA_SSTX (передача).
USB Type C
Новый тип физического разъема привносит значительные качественные изменения, которые выделяют его на фоне USB 3.1 Gen 1 и Gen 2. Type C поддерживает передачу данных со скоростью до 40 Гбит/с (альтернативный режим Thunderbolt 3) и тока с мощностью до 100 Ватт. Многие уже оценили форму разъема: его можно вставлять любой стороной. И коннектор, и соединитель получились довольно компактными и намного более прочными, чем альтернативы, например, micro USB. Кабели получили маркировку электронным чипом для правильного использования и предотвращения ситуаций, когда он не совместим или передаётся слишком большая мощность на устройство, которое ее не поддерживает. Type C обратно совместим с USB 2.0, 3.1 Gen 1 и 3.1 Gen 2.
Type C может как потреблять, так и обеспечивать питание. Один и тот же порт может использоваться как для подключения флеш накопителя, так и для зарядки ноутбука. Кроме этого, зарядка от Type C таких устройств, как смартфоны и планшеты, происходит быстрее.
Альтернативные режимы
USB Type C может работать в так называемых альтернативных режимах, которые позволяют передавать через разъем и кабели не только USB данные. При этом задействуются другие физические протоколы, и с каждым из них обеспечивается передача тока с мощностью до 100 Ватт.
- Альтернативный режим DisplayPort – поддержка передачи видео с разрешением до 4Kp60 4:4:4 с версией DisplayPort 1.3. Одновременная передача USB 3.1 Gen 2 и USB 2.0.
- Альтернативный режим Mobil High-Definition Link (MHL) — поддержка передачи видео с разрешением до 4Kp60 (1 линия) или до 8Kp60 (4 линии) с использованием MHL 1.0, поддержка USB 2.0 и 3.1 в зависимости от конфигурации.
- Альтернативный режим Thunderbolt 3 – поддержка до двух дисплеев с разрешением до 4Kp60, передача PCIe 3.0, DisplayPort, USB 2.0 и 3.1, в зависимости от конфигурации.
- Альтернативный режим HDMI – поддержка спецификации HDMI 1.4b (4Kp30, 4Kp60 4:2:0), без поддержки одновременной передачи USB 3.1 в любой конфигурации.
Тенденции вокруг USB-C
Особенности и преимущества USB Type C, безусловно, отразятся на увеличении присутствия разъема в мобильных устройствах и ноутбуках. Среди устройств с данным типом разъема ожидаются флеш накопители, различные док-станции, мониторы и адаптеры для устаревших интерфейсов. К 2019 году ожидается поставка до двух миллиардов самых разных устройств.
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
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 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.
