Nel 2015 è stata mostrata una nuova versione del MacBook Air. Alla presentazione, Tim Cook, il capo di Apple, come di consueto, ha parlato delle nuove funzionalità e capacità del dispositivo. C'era un dettaglio in esso che interessava non solo i seguaci di Apple. Come avrai intuito, questo era un nuovissimo connettore USB Type-C.
Cos'è?
USB Type-C è l'evoluzione evolutiva del formato Universal Serial Bus (USB) di cui avrai probabilmente sentito parlare ed è una delle tecnologie più diffuse nei dispositivi mobili e periferici.
Questa è esattamente un'evoluzione, non una rivoluzione, anche se alcuni momenti individuali possono essere definiti rivoluzionari. Quindi, USB Type-C ti consente di trasferire non solo file, ma anche video!
Immediatamente vorrei parlare delle designazioni di USB Type-C e USB 3.1. Non significano la stessa cosa, anche se vanno di pari passo: USB Type-C è una specifica USB, USB 3.1 è essenzialmente una designazione numerica che indica la velocità di trasferimento dei dati. In parole povere, USB Type-C funziona con la tecnologia USB 3.1. A proposito, la velocità di trasferimento dei dati è molto alta: oltre 1200 MB/s contro 500 MB/s per USB 3.0!
Confronta USB Type-C e USB Type-A:
Ed ecco un confronto tra USB Type-C e microUSB (uno dei formati più diffusi utilizzati in ambito mobile):
Qual è il vantaggio dell'USB di tipo C?
Come detto sopra, nel baud rate. Ma questo non è l'unico vantaggio di questa tecnologia. Quindi, USB 3.1 ha una grande potenza massima, il che significa che presto sarà possibile collegare dispositivi aggiuntivi come altoparlanti senza una fonte di alimentazione aggiuntiva. Immagina: hai portato gli altoparlanti nella natura, li hai collegati tramite USB Type-C e ascolti musica!
Un altro enorme vantaggio è la forza attuale fino a 5A. Ciò ti consente di caricare il tuo smartphone, tablet o qualsiasi altro dispositivo molto più velocemente. La cosa principale è che questo dispositivo supporta la tecnologia di ricarica rapida.
Infine, la spina può ora essere inserita su entrambi i lati: è simmetrica. Fino a poco tempo, questo piacere era disponibile solo per iPhone e iPad e ora per tutti gli altri dispositivi che utilizzano la tecnologia USB Type-C.
Quali dispositivi utilizzano USB Type-C?
Molti. Questi sono laptop, tablet e smartphone. Probabilmente, in futuro, il passaggio ai dispositivi USB Type-C basati su Android accelererà notevolmente, dal momento che Google ha consigliato ai produttori di utilizzare questa particolare interfaccia nelle loro future innovazioni.
Computer portatile di Google:
È impossibile immaginare una persona moderna senza dispositivi elettronici. Smartphone, tablet, lettori musicali e laptop sono ormai in quasi tutte le famiglie. Ognuno di questi dispositivi ha la propria applicazione e quindi ognuno funziona in modo unico. Tuttavia, c'è qualcosa che in una forma o nell'altra li unisce tutti. E questa è la presenza di porte USB.
Un giorno del 1994, 7 delle aziende tecnologiche leader a livello mondiale hanno creato un nuovo standard per il collegamento delle periferiche del computer. È così che è apparso il bus seriale universale, che si chiama USB in breve.
Oggi è davvero uno standard universale, ed è difficile trovare un dispositivo elettronico che non disponga di una porta USB di un tipo o dell'altro. Ma come fai a sapere quale cavo è giusto per questo? Questa guida ti aiuterà a identificare il tipo di connettore USB e selezionare la spina appropriata.
Varietà di opzioni
Quasi tutti i computer e i dispositivi elettronici moderni hanno una qualche forma di connessione USB e vengono forniti con i cavi appropriati. Ha importanza quale viene utilizzato e a cosa servono tutte queste differenze? Anche se questo è davvero importante, potrebbe cambiare in futuro.
A metà degli anni '90. il bus universale è diventato uno standard industriale che ha consentito di semplificare la connessione delle periferiche del computer. Ha sostituito una serie di interfacce precedenti ed è ora il tipo di connettore più popolare nei dispositivi consumer.
Tuttavia, è ancora difficile gestire tutte le varietà di USB.
Se uno standard doveva essere universale, perché ne esistono così tanti tipi diversi? Ognuno di essi ha uno scopo diverso, principalmente garantendo la compatibilità quando vengono rilasciati nuovi dispositivi con specifiche migliori. Di seguito sono riportati i tipi più comuni di connettori USB.
Digitare un
La maggior parte dei cavi e delle periferiche (come tastiere, mouse e joystick) ha un connettore di tipo A. Personal computer, laptop e netbook di solito hanno diverse porte di questa forma. Inoltre, molti altri dispositivi e adattatori di alimentazione li utilizzano per il trasferimento e/o la ricarica dei dati. Il connettore ha una forma rettangolare piatta ed è il più riconoscibile e utilizzato. Il pinout USB di tipo A è il seguente:
- +5V - tensione +5V.
- D- - dati.
- D + - dati.
- GND - terra.
Tutte le versioni degli standard USB mantengono lo stesso fattore di forma per il tipo A, quindi sono reciprocamente compatibili. Tuttavia, i connettori USB 3.0 hanno 9 pin anziché 4, utilizzati per velocità di trasferimento più elevate. Si trovano in modo da non interferire con il lavoro dei pin delle versioni precedenti dello standard.
Tipo-B
Si tratta di un connettore quasi quadrato utilizzato principalmente per collegare stampanti, scanner e altri dispositivi autoalimentati al computer. A volte può essere trovato su unità esterne. In questi giorni, questo tipo di connettore è molto meno comune delle connessioni di tipo A.
La forma della connessione è cambiata nella versione 3.0 dello standard, quindi la retrocompatibilità non è supportata, sebbene le porte del nuovo tipo accettino spine delle vecchie modifiche. Il motivo è che l'USB 3.0 di tipo B ha 9 pin per un trasferimento dati più veloce, mentre Powered-B ne ha 11, 2 dei quali forniscono alimentazione aggiuntiva.
Ancora una volta, come con il tipo A, la compatibilità fisica delle diverse versioni non significa supporto per velocità o funzionalità.
Concetti basilari
Prima di cercare di comprendere le differenze tra i tipi A e B, è necessario comprendere i concetti di host, recettore e porto.
Lo slot sulla parte anteriore o posteriore del case del computer (host) che si adatta a un'estremità del cavo USB è chiamato porta. Un dispositivo elettronico che deve essere caricato o al quale devono essere trasferiti dati (ad esempio uno smartphone o un tablet) è chiamato recettore.
Lo standard USB più popolare è il tipo A, che può essere visto all'estremità di quasi tutti i cavi USB che si collegano oggi a uno slot host. Molto spesso, le porte di tipo A sono dotate di computer desktop, console di gioco e lettori multimediali.
I connettori di tipo B si trovano all'estremità di un normale cavo USB che si collega a un dispositivo periferico come uno smartphone, una stampante o un disco rigido.
Vantaggi dell'USB
Lo standard semplifica l'installazione e la sostituzione delle apparecchiature, riducendo tutte le comunicazioni alla trasmissione seriale dei dati su doppino intrecciato e all'identificazione del dispositivo connesso. Se aggiungi terra e alimentazione qui, ottieni il cavo a 4 fili più semplice, economico e facile da produrre.
Lo standard definisce il modo in cui la periferica interagisce con l'host. Se non si utilizza USB On the Go (OTG), che consente di limitare le capacità dell'host, viene stabilita una connessione diretta. Il dispositivo USB non è in grado di avviare la comunicazione, solo l'host può farlo, quindi anche se è presente un cavo con i connettori appropriati, la connessione non funzionerà senza di esso. Inoltre, poiché sia l'elettricità che i dati vengono trasmessi lungo i cavi, il collegamento di due host senza un dispositivo intermedio può essere disastroso, causando correnti elevate, cortocircuiti e persino incendi.
Mini
Il connettore era lo standard per i dispositivi mobili prima dell'avvento della micro-USB. Come suggerisce il nome, la mini-USB è più piccola del solito ed è ancora utilizzata in alcune fotocamere. Il connettore ha 5 pin, di cui 1 funge da identificatore per il supporto OTG, consentendo ai dispositivi mobili e ad altre periferiche di fungere da host. Il pinout USB Mini è il seguente:
- +5V - tensione +5V.
- D- - dati.
- D + - dati.
- ID - identificatore host/ricevitore.
- GND - terra.
micro
Questo è l'attuale standard di connessione per dispositivi mobili e portatili. È stato adottato da quasi tutti i produttori tranne Apple. Le sue dimensioni fisiche sono inferiori a Mini-USB, ma sono supportate velocità di trasferimento dati elevate (fino a 480 Mbps) e capacità OTG. La forma è facilmente riconoscibile grazie al suo design compatto a 5 pin.
Il connettore Lightning non è uno standard USB, ma una connessione proprietaria Apple per iPad e iPhone. È simile alla micro USB ed è compatibile con tutti i dispositivi Apple prodotti dopo settembre 2012. I modelli più vecchi utilizzano un connettore proprietario diverso e molto più grande.
Tipo-C
È un connettore reversibile che promette un trasferimento dati più veloce e più potenza rispetto ai tipi precedenti. È sempre più utilizzato come standard per laptop e persino alcuni telefoni e tablet ed è stato approvato da Apple per Thunderbolt 3.
Il tipo C è una nuova soluzione e promette di essere tutto per tutti. È più piccolo, più veloce e può ricevere e trasmettere molta più potenza rispetto alle versioni precedenti.
Apple ha scioccato il mondo quando ha introdotto un nuovo MacBook con una singola porta USB-C. Molto probabilmente, questo sarà l'inizio di una tendenza.
Puoi leggere di più su USB-C alla fine di questo articolo.
Sfumature di micro-USB
Quelli di voi con un telefono o tablet Android hanno sicuramente anche un cavo micro USB. Anche i più accaniti fan di Apple non possono evitarli in quanto questo è il tipo di connettore più comune utilizzato per cose come blocchi di alimentazione esterni, altoparlanti, ecc.
I proprietari di più gadget potrebbero scoprire che questi cavi diventano abbondanti nel tempo e, poiché di solito sono intercambiabili, potrebbe non essere necessario acquistarli separatamente a meno che non si perdano o si guastino tutti allo stesso tempo.
Quando si acquista un cavo micro-USB, si può essere tentati di scegliere l'opzione più economica, ma come spesso accade, questa è una cattiva idea. Cavi e spine di scarsa qualità possono facilmente rompersi e diventare inutili. Pertanto, è meglio salvarsi da problemi futuri acquistando un prodotto di qualità da un produttore riconosciuto, anche se costa un po' di più.
Un'altra cosa degna di nota è la lunghezza del cavo. Quelli corti sono ottimi per il trasporto, ma questo spesso significa che devi sederti sul pavimento accanto a una presa di corrente mentre il telefono è in carica. Al contrario, un cavo troppo lungo può essere scomodo da trasportare, aggrovigliarsi e potenzialmente causare lesioni.
0,9 m è una buona lunghezza per un cavo di ricarica. Ti consente di tenere il telefono mentre sei connesso alla batteria nella borsa o in tasca, perfetto per giocare a Pokemon Go o semplicemente per usare il telefono mentre viaggi a lungo.
Se ricarichi frequentemente da porte USB di terze parti, per mantenere le misure di sicurezza o quando il dispositivo si ricarica lentamente, un cavo speciale per impedire la trasmissione dei dati può risolvere il problema. Un'alternativa è l'adattatore di rete.
Anche il fatto che la maggior parte dei cavi USB (eccetto USB-C) non sono intercambiabili e spesso richiedono diversi tentativi per effettuare una connessione corretta può rappresentare un problema. Diversi produttori hanno tentato di risolvere questo problema. È vero, non tutti i dispositivi supportano questa funzione.
Che cos'è l'USB OTG?
È uno standard che consente ai dispositivi portatili e mobili di fungere da host.
Supponiamo che tu abbia un'unità esterna, un laptop e uno smartphone. Cosa devo fare per copiare i file dal disco al telefono? Il modo più semplice è spostarli da un'unità esterna a un laptop e da lì a uno smartphone. USB OTG consente di collegare l'unità direttamente al telefono, evitando così la necessità di un intermediario.
E non è tutto! Esistono molti altri modi per utilizzare OTG. Puoi collegare qualsiasi dispositivo USB al tuo smartphone, sia esso un'unità flash, mouse wireless, tastiera, cuffie, lettori di schede, controller di gioco, ecc.
Cavi USB
In un mondo connesso, le connessioni cablate tra diversi dispositivi elettronici svolgono un ruolo importante. La loro richiesta è così alta che ogni anno vengono prodotti decine di milioni di cavi USB.
La tecnologia è in continua evoluzione e miglioramento, così come le relative periferiche. La stessa tendenza di aggiornamento vale per i connettori USB, ma con così tante versioni e tipi di standard USB, diventa difficile tenere traccia di quale USB è il migliore per una particolare funzione. Per fare ciò, è necessario comprendere le loro differenze di base.
Tipi di USB
Le varie versioni USB come 2.0 e 3.0 sono legate alla funzionalità e alla velocità del cavo USB e il loro tipo (come A o B) si riferisce principalmente alla progettazione fisica di connettori e porte.
USB 1.1 (1998) è valutato per 12 Mbps, 2,5 V e 500 mA.
USB 2.0 (2000) presenta un marchio "HI-SPEED" sul logo USB. Fornisce 480 Mbps a 2,5 V e 1,8 A.
Adottato nel 2008, USB 3.0 supporta 5 Gbps a 5 V, 1,8 A.
USB 3.1, in vigore dal 2015, fornisce 10 Gbps a 20 V e 5 A.
Quest'ultimo standard fornisce una maggiore larghezza di banda ed è per la maggior parte compatibile con le versioni precedenti. I connettori Standard-A sono identici alle versioni precedenti di Type-A, ma di solito sono colorati in blu per distinguerli. Sono completamente compatibili con le versioni precedenti, ma velocità maggiori sono disponibili solo se tutti i componenti sono USB 3. Le versioni Standard-B e micro hanno pin extra per una maggiore larghezza di banda e sono incompatibili con le versioni precedenti. Cavi e connettori USB di tipo B e Micro-B precedenti possono essere utilizzati con le porte USB 3.0, ma la velocità non aumenterà.
Specifiche del connettore di tipo C
Il nome è apparso nei titoli delle riviste tecniche di tutto il mondo quando Apple ha rilasciato il Macbook da 12". Questo è il primo laptop a includere il design di tipo C.
Fisicamente, il connettore è simile alla variante USB Micro-B esistente. Le sue dimensioni sono 8,4 x 2,6 mm. Con il suo fattore di forma ridotto, può adattarsi facilmente anche alle periferiche più piccole in uso oggi. Uno dei tanti vantaggi del Type-C rispetto ad altre soluzioni esistenti è che consente il collegamento con orientamento inverso, il che significa che la spina sarà sempre inserita correttamente al primo tentativo! Il connettore è progettato in modo tale da non doversi preoccupare che venga invertito.
Type-C supporta lo standard USB 3.1 e fornisce una velocità massima di 10 Gbps. Ha anche una potenza di uscita significativamente più elevata, fino a 100 W a 20 V e 5 A. Poiché i laptop in genere assorbono 40-70 W, ciò significa che il tipo C può facilmente coprire i loro requisiti di alimentazione. Un'altra funzionalità offerta da USB Type-C è l'alimentazione bidirezionale. In altre parole, non solo puoi caricare il tuo smartphone tramite un laptop, ma anche viceversa.
Type-C ha ricevuto ottime recensioni da utenti di tutto il mondo ed è apparso sui famosi smartphone Chromebook Pixel e Nexus 6P, nonché sul tablet Nokia N1.
Possiamo tranquillamente affermare che nei prossimi anni tutti i dispositivi elettronici saranno dotati di porte di questo tipo. Ciò renderà il lavoro con loro facile e conveniente. Tutto ciò di cui hai bisogno è un singolo cavo di tipo C, così puoi finalmente liberarti del groviglio di fili nel cassetto della scrivania.
Sebbene le specifiche siano state pubblicate per la prima volta nel 2014, la tecnologia non è stata realmente implementata fino al 2016. Oggi è diventata un vero sostituto non solo dei vecchi standard USB, ma anche di altri come Thunderbolt e DisplayPort. La nuova soluzione audio di tipo C è anche un potenziale sostituto per il jack per cuffie da 3,5 mm. Il tipo C è strettamente intrecciato con altri standard emergenti: USB 3.1 fornisce più larghezza di banda e USB Power Delivery fornisce una migliore erogazione di potenza.
Forma del connettore
USB Type-C è un nuovo connettore minuscolo che a malapena corrisponde a microUSB. Supporta vari standard emergenti come USB 3.1 e USB PD.
Il connettore familiare con cui tutti hanno familiarità è di tipo A. Anche dopo il passaggio da USB 1.0 a 2.0 e oltre ai dispositivi moderni, rimane lo stesso. Il connettore è massiccio come prima e si collega solo se orientato correttamente (che ovviamente non funziona mai la prima volta). Ma man mano che i dispositivi diventavano più piccoli e sottili, le porte enormi semplicemente non si adattavano. Ciò ha portato alla nascita di molte altre forme di connettori USB come Mini e Micro.
Un insieme così scomodo di connettori di varie forme per dispositivi di tutte le dimensioni è finalmente un ricordo del passato. Il tipo C rappresenta il nuovo standard per le dimensioni molto ridotte. Rappresenta circa un terzo della vecchia USB Type-A. Questo è un unico standard che tutti i dispositivi devono utilizzare, quindi è necessario un solo cavo per collegare un'unità esterna a un laptop o caricare uno smartphone da un caricabatterie. Questo minuscolo connettore è abbastanza piccolo da stare in uno smartphone ultrasottile, ma abbastanza potente da collegare tutte le tue periferiche attraverso di esso. Il cavo stesso ha gli stessi connettori di tipo C ad entrambe le estremità.
Il tipo C ha molti vantaggi. L'orientamento della spina non ha importanza, quindi non è più necessario capovolgere la spina più volte per trovare la posizione corretta. Questa è una singola forma di connettore USB che tutti dovrebbero accettare, quindi non è necessario disporre di molti cavi USB diversi con spine diverse per dispositivi diversi. E non ci saranno molte porte diverse che occuperanno lo scarso spazio su gadget sempre più sottili.
Inoltre, i connettori di tipo C possono anche supportare diversi protocolli utilizzando "modalità alternative" che consentono di disporre di adattatori in grado di emettere HDMI, VGA, DisplayPort o altri tipi di connessioni da quella singola connessione. Un buon esempio di ciò è l'adattatore multiporta di Apple, che consente di collegare HDMI, VGA, USB Type-A e Type-C. Pertanto, molti dei connettori sui laptop convenzionali possono essere ridotti allo stesso tipo di porta.
Nutrizione
La specifica USB PD è anche strettamente intrecciata con Type-C. Attualmente, la connettività USB 2.0 fornisce fino a 2,5 W di potenza. Questo è quanto basta per caricare il tuo telefono o tablet. La specifica supportata dallo standard USB-C è in grado di fornire potenza fino a 100 W. Questa connessione è bidirezionale, quindi il dispositivo può sia caricare che caricare attraverso di essa. In questo caso, la trasmissione dei dati può avvenire contemporaneamente. La porta consente di caricare anche un laptop, che in genere richiede fino a 60 W.
Apple MacBook e Google Chromebook Pixel utilizzano USB-C per la ricarica, eliminando la necessità di tutti i cavi di alimentazione proprietari. In questo caso, diventa possibile caricare i laptop da batterie portatili, che vengono solitamente utilizzate per ricaricare smartphone e altri dispositivi elettronici. E se colleghi il laptop a un display esterno alimentato dalla rete, la sua batteria verrà caricata.
Tieni presente, tuttavia, che la presenza di un connettore di tipo C non supporta automaticamente USB PD. Pertanto, prima di acquistare dispositivi e cavi, è necessario assicurarsi che siano compatibili con entrambi gli standard.
Tariffe di trasferimento
USB 3.1 è l'ultimo standard di bus seriale universale con una larghezza di banda teorica di 10 Gbps, il doppio della velocità di trasferimento di Gen 1 Thunderbolt e USB 3.0.
Ma Ture-C non è lo stesso di USB 3.1. Questa è solo una forma del connettore e la tecnologia alla sua base può essere basata sugli standard 2.0 o 3.0. Ad esempio, il tablet Nokia N1 utilizza USB Type-C versione 2.0. Tuttavia, queste tecnologie sono strettamente correlate. Al momento dell'acquisto, devi solo seguire i dettagli e assicurarti che il dispositivo o il cavo che stai acquistando sia conforme a USB 3.1.
retrocompatibilità
Un connettore fisico di tipo C non è retrocompatibile con lo standard di base. Non puoi collegare vecchi dispositivi USB a una moderna piccola porta di tipo C e non puoi collegare una presa USB-C a una porta più vecchia e più grande. Ma questo non significa che dovrai sbarazzarti di tutta la vecchia periferia. USB 3.1 è ancora compatibile con le versioni precedenti, quindi è necessario solo un adattatore USB-C fisico. E puoi già collegare i vecchi dispositivi direttamente ad esso.
Nel prossimo futuro, molti computer disporranno sia di connettori USB di tipo C che di grandi dimensioni di tipo A, come implementato, ad esempio, nel Chromebook Pixel. Pertanto, gli utenti potranno migrare gradualmente dai vecchi dispositivi collegandone di nuovi a USB Type-C. Ma anche se il computer è realizzato solo con porte di tipo C, adattatori e hub colmeranno questa lacuna.
Il tipo C è un degno aggiornamento. Sebbene questa porta sia già apparsa nei laptop e in alcuni smartphone, questa tecnologia non si limita a loro. Nel tempo, dispositivi di ogni tipo ne saranno dotati. Un giorno, lo standard potrebbe persino sostituire il connettore Lightning utilizzato su iPhone e iPad. La porta di Apple non ha molti vantaggi rispetto a USB Type-C, a parte il fatto che la tecnologia è brevettata e la società potrebbe addebitare costi di licenza.
Siamo sull'orlo di cambiamenti significativi: per sostituire le classiche e familiari porte USB 2.0 e 3.0, sta arrivando un nuovo tipo di connettore compatibile con le versioni precedenti. Nonostante la comodità esterna, la simmetria e la semplicità visiva, l'elenco delle funzionalità USB di tipo C non è solo impressionante, ma allo stesso tempo irto di molte difficoltà non ovvie per l'utente.
Il primo standard USB è apparso nel 1994 per risolvere i problemi chiave dell'epoca: l'unificazione del connettore per la periferia delle apparecchiature PC combinata con un'elevata velocità di trasferimento dei dati. Dal 2001, la versione del connettore USB 2.0 (così come le sue varie varianti) è diventata uno standard di connessione universale per qualsiasi periferica. La chiave di quindici anni di successi USB è la semplicità, con solo quattro pin all'interno che forniscono alimentazione e connettività al dispositivo connesso.
Quello che era un vantaggio negli anni 2000, è diventato un collo di bottiglia per i dispositivi moderni: le porte USB hanno smesso di far fronte a un volume di informazioni in crescita quasi esponenziale, gli utenti hanno apprezzato i vantaggi dei connettori reversibili simmetrici (e veloci!) Mobile (come Apple Lightning), cavi in cui è possibile inserire entrambi i lati e la velocità di trasferimento dati wireless è molto vicina alla velocità di connessione via cavo.
USB 3.0 ha solo enfatizzato il problema esistente aumentando meccanicamente il numero di contatti aggiuntivi a cinque, il che ha aumentato il throughput massimo da 480 Mb / sa 5 Gb / se la corrente massima è aumentata da 500 mA a 900 mA. Il nuovo connettore ha anche ricevuto il proprio marchio distintivo: una presa blu. I connettori USB 3.0 richiedono 9 pin per funzionare.
Vediamo quanto il connettore USB Type-C / USB-C / USB C differisce dai suoi predecessori, quali prospettive e difficoltà sono cariche del passaggio a un nuovo tipo di connettore e quali tipi di cavi sarà in grado di sostituire nel prossimo futuro.
La confusione inizia con il nome: "USB Type-C", "USB-C" e "USB C" sono nomi diversi per un singolo connettore in grado di gestire protocolli diversi. Fino a quando non verrà stabilito un nome comune, rimarremo fedeli al nome USB Type-C, sebbene la tendenza generale indichi la crescente popolarità della versione più corta di USB-C.
Lo schema dei protocolli USB Type-C retrocompatibili permette di capire quali funzioni può assumere il nuovo connettore - ce ne sono stati inaspettatamente tanti, che non possono che gioire. La cosa più importante di questo diagramma è che ogni livello successivo è retrocompatibile con i livelli sottostanti.
Il protocollo più veloce per il nuovo connettore è Thunderbolt 3. L'interfaccia hardware Thunderbolt è stata sviluppata da Intel in collaborazione con Apple. Il marchio Thunderbolt stesso era precedentemente di proprietà di Apple, ma è stato successivamente trasferito a Intel. I connettori USB di tipo C che funzionano con questo protocollo sono installati nel nuovo
Ma la porta USB Type-C della precedente è “un gradino più in basso”, permettendo di collegare periferiche compatibili solo con lo standard USB 3.1 gen 1, ma non con Thunderbolt 3.
Questo è un buon esempio che dimostra in pratica perché, nonostante lo stesso connettore USB Type-C, le periferiche per Thunderbolt 3 non possono essere collegate al Macbook 12, ma qualsiasi accessorio e periferica per il Macbook 12 funzionerà con il nuovo Macbook Pro 2016.
Diamo un'occhiata più da vicino a quali altri tipi di segnali USB Type-C può trasmettere attraverso se stessa.
Prima di tutto, questi sono i classici USB 2.0 e USB 3.0 - questo è importante per i dispositivi mobili con un nuovo connettore (ad esempio, il primo tablet con USB Type-C Nokia N1), che supportava segnali e alimentazione solo per USB 2.0. La maggior parte dei dispositivi mobili moderni (ad es. l) supporta la connettività USB 3.0.
Cosa significa in pratica? Quando acquisti un cavo USB di tipo C per un dispositivo mobile, presta attenzione alla velocità e alla compatibilità dei connettori su entrambi i gadget. Una buona scelta per un moderno laptop Windows con USB 3.0 sarebbe un cavo che funzionerà tramite USB Type-C su protocolli USB 2.0 e 3.0.
Se il tuo dispositivo mobile, ad esempio uno smartphone Android, è dotato di una porta Micro-USB (o la sua modifica Micro-USB B), funzionante con il protocollo USB 2.0, puoi limitarti a un cavo o. La velocità massima di trasferimento dei dati sarà limitata a 480 Mbps.
Il prossimo standard è USB 3.1 gen 1, che consente di collegare dischi rigidi, adattatori di rete e docking station. È retrocompatibile con USB 3.0 "SuperSpeed", USB 2.0 "Hi-Speed" e persino con USB 1.x originale.
Protocollo USB 3.1 gen 2 - simile al precedente, ma raddoppia la larghezza di banda delle periferiche USB a 10 Gbps. Solo gli ultimi dispositivi USB-C lo supportano.
Le connessioni USB 3.1 e USB Type-C supportano, ad esempio, unità esterne.
Esempi di accessori che forniscono una connessione di rete ad alta velocità compatibile tramite USB Type-C:
e .
La modalità accessori audio è una specifica per l'uso con l'audio analogico, che consente alla porta USB di tipo C di competere in futuro con i jack analogici da 3,5 mm.
Modalità di connessione Modalità alternativa: include tutti gli altri protocolli non USB: DisplayPort, MHL, HDMI e Thunderbolt (precedentemente connesso tramite DP). Il problema principale qui è che non tutti i dispositivi supportano il protocollo della modalità alternativa, che crea molta confusione per gli acquirenti.
Per i dispositivi video, non sono disponibili solo adattatori USB Type-C di marca Apple: un adattatore, ma anche opzioni di altri produttori, ad esempio.
Ma ci sono anche dei vantaggi: la trasmissione di un flusso video tramite la porta USB Type-C non influisce in alcun modo sulla sua capacità energetica, perché possono essere allocate fino a quattro linee ad alta velocità alle esigenze di DisplayPort. In questo caso è possibile trasmettere immagini con risoluzioni fino a 5120 × 2880.
La simmetria delle piazzole di contatto ha permesso di rendere la porta reversibile e, a seconda del dispositivo collegato, sono coinvolti un diverso numero di connessioni.
La prima porta USB 1.0 forniva solo 0,75 W (0,15 A, 5 V) di alimentazione. Per USB 2.0, la corrente è stata aumentata a 0,5 A, il che ha permesso di ottenere 2,5 watt da esso per alimentare, ad esempio, dischi rigidi esterni da 2,5 ". Non sorprende che il collegamento di più unità affamate di energia a volte richiedesse più porte contemporaneamente.
Per USB 3.0 è prevista una corrente di 0,9 A che, con una tensione di alimentazione di 5 V, garantisce una potenza di 4,5 W. A fronte di questi numeri, la capacità di trasmissione di 100 W è davvero impressionante!
Per garantire il trasferimento di questa quantità di energia, la tensione di alimentazione può essere aumentata fino a 20 volt. I contatti di comunicazione del bus secondario e dell'alimentazione USB sono progettati per selezionare la modalità operativa desiderata tra i dispositivi collegati - dopotutto, se il dispositivo non è in grado di ricevere 100 W di energia, si esaurirà semplicemente! Grazie allo scambio di dati preliminare, i dispositivi compatibili entrano in una modalità di funzionamento avanzata con capacità di alimentazione potenziate.
Esistono cinque di questi profili: "profilo 1" garantisce la capacità di trasferire 10 W di energia, il secondo - 18 W, il terzo - 36 W, il quarto - 60 W e il quinto - un centinaio!
La funzione PD (Power Delivery) richiede, ad esempio, un cavo separato
Le prospettive per USB Type-C o USB-C sono molto luminose. Oltre ad Apple, sia i desktop produttivi (schede madri) che i dispositivi mobili stanno iniziando a essere dotati di porte USB Type-C. Finora, il primo posto è occupato dal protocollo USB 3.1 in entrambe le sue varianti (e i dispositivi mobili si stanno appena avvicinando alle velocità USB 3.0).
Non passerà molto tempo prima che possiamo finalmente passare a un tipo universale di USB-C con cavi USB-C (tali cavi sono ora disponibili) per collegare il resto delle periferiche. È particolarmente gratificante che gli accessori acquistati oggi continuino a funzionare grazie alla modalità di compatibilità con le versioni precedenti. Nota importante: USB Type-C è uno standard aperto che non richiede costi di licenza da parte dei produttori.
Rischi e difficoltà sono solo quando si collegano nuove periferiche (che richiedono i protocolli più veloci come Thunderbolt di varie versioni) a versioni precedenti di dispositivi USB Type-C che funzionano a velocità USB 3.1 - nella migliore delle ipotesi, possono continuare a funzionare a velocità ridotta.
Quando acquisti accessori e cavi USB di tipo C, assicurati di considerare a quale velocità dovrebbe (e può) funzionare il tuo dispositivo: se le velocità USB 2.0-3.1 sono adatte per dispositivi mobili e gadget, allora può essere importante trasferire segnali video o dati da dischi rigidi ad alta capacità compatibili con Thunderbolt 3.
Per tua comodità, abbiamo raccolto in una sezione separata del catalogo.
Accade raramente che una lettera in più nel nome dello standard minacci di rivoluzionare il mondo delle interfacce e dei gadget di trasferimento dati, ma l'emergere dell'ultima versione di USB 3.1 Tipo-C sembra proprio quel caso. Cosa ci promette il prossimo aggiornamento della buona vecchia interfaccia USB?
- Velocità di trasmissione fino a 10 GBps
- Possibilità di essere alimentato da una porta di dispositivi con consumo di energia fino a 100W
- Dimensioni del connettore paragonabili a micro-USB
- La simmetria del connettore: non ha la parte superiore e inferiore, il che significa che non c'è una chiave, il che spesso porta a danneggiare sia i connettori stessi che i gadget collegati attraverso di essi
- Questa interfaccia può essere utilizzata per fornire tensione fino a 20 volt
- Non ci sono più diversi tipi di connettori - A e B. Ad entrambe le estremità del cavo ci sono esattamente gli stessi connettori. Sia i dati che la tensione di alimentazione possono essere trasmessi attraverso lo stesso connettore in entrambe le direzioni. A seconda della situazione, ogni connettore può fungere da master o slave
- Ci viene promesso che il design del connettore è in grado di resistere fino a 10.000 connessioni
- È possibile utilizzare questa interfaccia per la connessione diretta invece di altre interfacce diffuse per lo scambio rapido di dati.
- Lo standard è top-down compatibile sia con la solita interfaccia USB 3 che con i suoi fratelli minori. Ovviamente non direttamente, ma con l'aiuto di un adattatore è possibile collegare, ad esempio, un disco USB 2.0 attraverso di esso
Non toccherò la storia dello sviluppo dell'interfaccia USB, questo argomento non è poco sviluppato in questo fumetto nel senso di una storia per immagini
Elettronica: la scienza dei contatti
Per cominciare, foto comparative dell'eroe di oggi in compagnia di antenati onorati.
Il connettore USB Type-C è leggermente più grande del solito USB 2.0 Micro-B, ma notevolmente più compatto del doppio USB 3.0 Micro-B, per non parlare del classico USB Type-A.
Le dimensioni del connettore (8,34 × 2,56 mm) lo rendono facile da usare per dispositivi di qualsiasi classe, inclusi smartphone e tablet.
I cavi di segnale e alimentazione sono posti su un inserto in plastica, forse questo è il suo punto più debole nella parte centrale del connettore. Il gruppo di pin USB Type-C contiene 24 pin. Lascia che ti ricordi che USB 1.0 / 2.0 aveva solo 4 pin, mentre i connettori USB 3.0 avevano già bisogno di 9 pin.
Se osservi attentamente l'immagine a sinistra, puoi vedere che i contatti hanno lunghezze diverse. Ciò garantisce che vengano chiusi in una sequenza specifica. Nella figura al centro, vediamo la presenza di fermi che dovrebbero trattenere il cavo collegato e fornire un clic tattile durante il processo di connessione-disconnessione. Il grafico di destra mostra la dipendenza della forza durante l'inserimento e la rimozione del connettore.
I picchi che vediamo su di esso sono i momenti dell'azionamento del chiavistello.
Si può affermare che gli sviluppatori dello standard hanno fatto, se non tutto, quasi tutto per rendere il connettore il più comodo e affidabile possibile: viene inserito a qualsiasi estremità e su entrambi i lati con un clic tangibile. Secondo loro, è in grado di sopravvivere a questa procedura più di 10 mila volte.
Il Giano simmetrico dai molti lati
Una caratteristica estremamente piacevole e utile di USB-C è il design simmetrico del connettore, che consente di collegarlo alla porta su entrambi i lati. Ciò è ottenuto grazie alla disposizione simmetrica dei suoi terminali.
Le prese di terra si trovano ai bordi. Anche i contatti di alimentazione positivi sono posizionati simmetricamente. Al centro ci sono i contatti responsabili della compatibilità con l'USB2 e l'interfaccia inferiore. Sono stati i più fortunati di tutti: sono duplicati e quindi una rotazione di 180 gradi quando collegati non è terribile. I pin responsabili dello scambio di dati ad alta velocità sono contrassegnati in blu. Come possiamo vedere, qui tutto è più astuto. Se ruotiamo il connettore, ad esempio, l'uscita TX1 si scambierà il posto con TX2, ma allo stesso tempo il posto dell'ingresso RX1 sarà occupato da RX2.
I pin di comunicazione del bus secondario e dell'alimentazione USB sono pin di servizio e sono destinati alla comunicazione tra due dispositivi collegati. Dopotutto, hanno bisogno di raccontarsi molto prima di iniziare lo scambio, ma ne parleremo più avanti.
Nel frattempo, circa un'altra caratteristica. La porta USB Type-C è stata originariamente progettata come una soluzione completa. Oltre al trasferimento dati USB diretto, può essere utilizzato anche in modalità alternativa per implementare interfacce di terze parti. Questa flessibilità dell'USB Type-C è stata sfruttata dal VESA introducendo la possibilità di trasmettere video in streaming tramite DisplayPort Alt Mode.
USB Type-C ha quattro linee USB Super Speed (coppie). Se due di loro sono dedicati alle esigenze di DisplayPort, questo è sufficiente per ottenere un'immagine con una risoluzione di 3840x2160. Allo stesso tempo, la velocità di trasferimento dei dati tramite USB non ne risente. Al suo apice, questo è sempre lo stesso 10 Gb/s (per USB 3.1 Gen2). Inoltre, la trasmissione del flusso video non influisce in alcun modo sulla capacità energetica della porta. È possibile allocare anche 4 linee ad alta velocità per le esigenze di DisplayPort. In questo caso saranno disponibili risoluzioni fino a 5120x2880. In questa modalità le linee USB 2.0 non sono coinvolte, quindi USB Type-C potrà comunque trasferire i dati in parallelo, seppur a velocità limitata.
Nella modalità alternativa, i pin SBU1 / SBU2 vengono utilizzati per trasmettere il flusso audio, che viene convertito nei canali AUX + / AUX-. Non sono utilizzati per il protocollo USB, quindi anche qui non ci sono perdite funzionali aggiuntive.
Quando si utilizza l'interfaccia DisplayPort, il connettore USB Type-C può comunque essere collegato in entrambi i modi. Inizialmente viene fornita la corrispondenza del segnale richiesta.
È anche possibile collegare dispositivi che utilizzano HDMI, DVI e persino D-Sub (VGA), ma ciò richiederà adattatori separati, tuttavia, questi devono essere adattatori attivi, poiché per DisplayPort Alt Mode, Dual-Mode Display Port (DP ++) è non supportato...
La modalità alternativa USB Type-C può essere utilizzata non solo per DisplayPort. Forse scopriremo presto che questa porta ha imparato, ad esempio, a trasferire dati tramite PCI Express o Ethernet.
Ha dato a questo e ha dato a quello. In generale ... sulla nutrizione.
Un'altra caratteristica importante offerta dall'USB Type-C è la capacità di trasmettere potenza fino a 100 watt attraverso di essa. Questo è sufficiente non solo per alimentare / caricare dispositivi mobili, ma anche per far funzionare laptop, monitor e, se lo sogni, anche un piccolo alimentatore da laboratorio.
Con l'avvento del bus USB, la trasmissione di potenza era una funzione importante, ma ancora minore. La porta USB 1.0 ha fornito solo 0,75 W (0,15 A, 5 V). Abbastanza per far funzionare un mouse e una tastiera, ma niente di più. Per USB 2.0, la corrente nominale è stata aumentata a 0,5 A, il che ha permesso di ottenere 2,5 watt da esso per alimentare, ad esempio, dischi rigidi esterni da 2,5 ". Per USB 3.0 è prevista nominalmente una corrente di 0,9 A che, con una tensione di alimentazione costante di 5V, garantisce una potenza di 4,5 W. Speciali connettori rinforzati su schede madri o laptop erano in grado di fornire fino a 1,5 A per accelerare la ricarica dei dispositivi mobili connessi, ma anche quello era "solo" 7,5 watt. Sullo sfondo di questi numeri, la capacità di trasmettere 100 watt sembra qualcosa di fantastico.
Per riempire tale energia, la porta USB Type-C è supportata dalla specifica USB Power Delivery 2.0 (USB PD). In caso contrario, la porta USB Type-C sarà in grado di fornire 7,5 W (1,5 A, 5 V) o 15 W (3 A, 5 V) alla montagna, a seconda della configurazione. Non c'è abbastanza spazio per una descrizione dettagliata di questa specifica in questo articolo, e comunque non lo farò meglio del rispettato stpark nel suo meraviglioso articolo.
Tuttavia, non sarà possibile ignorare completamente questo argomento fondamentale.
Per fornire 100 watt di potenza a una tensione di cinque volt, è necessaria una corrente di 20 ampere! Con le dimensioni di un cavo USB Type-C, questo è forse possibile solo se è costituito da un superconduttore! Temo che oggi costerà molto agli utenti, quindi gli sviluppatori dello standard hanno preso una strada diversa. Hanno aumentato la tensione di alimentazione a 20 volt. "Scusa, ma brucerà completamente il mio tablet preferito" - esclami e avrai assolutamente ragione. Per non cadere preda di utenti arrabbiati, gli ingegneri hanno concepito un trucco intelligente: hanno introdotto un sistema di profili di potenza. Prima della connessione, qualsiasi dispositivo è in modalità standard. La tensione al suo interno è limitata a cinque volt e la corrente a due ampere. Per connettersi con dispositivi del vecchio tipo, tutto finirà con questa modalità, ma per casi più avanzati, dopo lo scambio di dati, i dispositivi passano a un'altra modalità di funzionamento coordinata con funzionalità avanzate. Per conoscere le principali modalità esistenti, dai un'occhiata alla tabella.
Il profilo 1 garantisce la capacità di trasferire 10 W di energia, il secondo già - 18 W, il terzo - 36 W, il quarto fino a 60 W, ma il quinto è il nostro caro centinaio! La porta corrispondente al profilo più alto mantiene tutti gli stati del precedente downstream. 5V, 12V e 20V sono selezionati come tensioni di riferimento. L'uso di 5V è essenziale per la compatibilità con la vasta gamma di periferiche USB disponibili. 12V è la tensione di alimentazione standard per vari componenti del sistema. 20V viene proposto tenendo conto del fatto che gli alimentatori esterni per 19-20V vengono utilizzati per caricare le batterie della maggior parte dei laptop.
Qualche parola sui cavi!
Il pieno supporto del formato descritto nell'articolo richiederà molto lavoro non solo dai programmatori, ma anche dai produttori di elettronica. Sarà necessario sviluppare e distribuire la produzione di un numero molto elevato di componenti. I più evidenti sono i connettori. Per resistere a correnti elevate della tensione di alimentazione, non interferire con la trasmissione di segnali di frequenza molto elevata, e anche quindi non fallire dopo la seconda connessione e non cadere nel momento più inopportuno, la qualità della loro fabbricazione dovrebbe essere radicalmente maggiore rispetto al formato USB 2.Per combinare la trasmissione ad alta potenza e la trasmissione del segnale con il traffico gigabit, i produttori di cavi dovranno lavorare sodo.
Ammira come appare una vista in sezione trasversale di un cavo adatto al nostro compito.
A proposito, riguardo alle restrizioni sulla lunghezza dei cavi quando si utilizza l'interfaccia USB 3.1. Per trasferire dati senza perdite significative a velocità fino a 10 Gb/s (Gen 2), la lunghezza di un cavo con connettori USB Type-C non deve superare 1 metro, per una connessione a velocità fino a 5 Gb/s (Gen 1 ) - 2 metri.
I progettisti di circuiti dei produttori di schede madri, docking station e laptop si chiederanno a lungo come generare potenza dell'ordine di centinaia di watt e traccianti, come portarla al connettore USB di tipo C.
Produttori di chip con un avvio basso.
La connessione simmetrica e il funzionamento delle linee di segnale in diverse modalità richiederanno l'uso di microcircuiti di commutazione del segnale ad alta velocità. Oggi sono già apparse le prime rondini. Ad esempio, ecco uno switch di Texas Instruments, che supporta il lavoro nei dispositivi in modalità host e slave. È in grado di commutare linee di coppie differenziali con frequenze di segnale fino a 5 GHz.
Allo stesso tempo, le dimensioni del chip HDC3SS460 sono 3,5 per 5,5 mm e in modalità idle consuma una corrente di circa 1 microampere. Nella modalità attiva, è inferiore a un milliampere. Esistono anche soluzioni più avanzate, ad esempio i chip prodotti da NXP supportano tassi di cambio fino a 10 GHz.
Cominciarono ad apparire i gestori di alimentazione, combinati con circuiti per proteggere le linee di segnale dall'elettricità statica, ad esempio un prodotto del genere di NXP
È progettato per gestire correttamente il momento del collegamento del connettore, nonché per aprire il circuito di alimentazione in caso di malfunzionamento. Questo chip supporta già la tensione VBUS fino a 30 volt, ma con la massima corrente commutata, tutto è molto peggio: non dovrebbe superare 1 ampere, il che è comprensibile date le dimensioni - 1,4 per 1,7 mm!
Il leader indiscusso in questo settore è stato Cypress, che ha rilasciato un microcontrollore specializzato con un core ARM Cortex M0 che supporta tutti e cinque i profili di potenza possibili per lo standard.
Un tipico diagramma di connessione per l'uso in un laptop dà un'idea al riguardo e puoi conoscerlo in modo più dettagliato scaricando la scheda tecnica.
A differenza del chip NXP, è focalizzato sul controllo degli interruttori di alimentazione esterni e quindi può fornire la commutazione delle correnti e delle tensioni richieste, nonostante le sue piccole dimensioni.
Attenzione, una caratteristica importante per coloro che hanno già fretta di ordinare i primi campioni: il microcontrollore non ha un'interfaccia USB e non è una soluzione completa e completa. Può servire solo come responsabile del cibo. Al momento è aperto un pre-ordine per la fornitura di campioni e schede demo. Il destino di questo microcontrollore dipenderà probabilmente in gran parte dal fatto che il produttore fornisca agli sviluppatori librerie di riferimento per utilizzarlo in modalità diverse.
Il fatto che siano già stati creati diversi demokit per lui aumenta notevolmente la probabilità di quest'ultimo.
Ascensore per il paradiso o la Torre di Babele.
Quindi oggi abbiamo una situazione completamente rivoluzionaria. Le classi superiori non possono, e le classi inferiori non vogliono vivere alla vecchia maniera. Tutti sono stanchi della confusione con un numero enorme di cavi, caricabatterie, alimentatori e la loro bassa affidabilità.
Il nuovo standard ha generato un'attività senza precedenti. Le ammiraglie del settore dell'elettronica: Apple, Nokia, Asus si stanno preparando a rilasciare i loro primi gadget con supporto USB Type-C. I cinesi stanno già stampando cavi e adattatori. Sono in arrivo docking station e hub con supporto per carichi ad alta potenza. I produttori di chip stanno sviluppando nuovi microcircuiti e stanno pensando a come inserire il driver per la nuova porta nel microcontrollore. Gli esperti di marketing decidono dove collegare il nuovo connettore e gli ingegneri si grattano le rape cercando di implementare dispositivi multidisciplinari dai componenti elettronici esistenti.
Finora, solo una cosa non è chiara. Cosa otterremo come risultato? Un connettore comodo e affidabile che sostituirà la parte del leone delle interfacce e troverà l'uso quotidiano, o il pandemonio babilonese, perché la situazione potrebbe iniziare a svilupparsi secondo lo scenario non più favorevole:
Gli utenti possono essere completamente confusi da numerose specifiche e cavi che sembrano esattamente uguali, ma allo stesso tempo saranno certificati solo per determinati profili. Prova a capirlo al volo con tutti questi segni.
Ma anche se funziona, è improbabile che questo risolva il problema: i cinesi, senza un minimo di coscienza, metteranno facilmente qualsiasi distintivo su qualsiasi cavo. E se necessario, fino a un mucchio su ciascun lato di un cavo sono diversi, non saranno confusi anche se si escludono a vicenda.
Il mercato sarà invaso da un numero incredibile di adattatori di vario calibro e di dubbia qualità.
Cercando di connettere un dispositivo a un altro, di conseguenza non saprai mai a quale risultato porterà questo processo ea causa di ciò che la connessione è completamente assente o tutto è terribilmente difettoso. Uno dei gadget non supporta il profilo desiderato, o lo supporta ma non in modo molto corretto, o invece di un cavo di alta qualità, è stata catturata la sua rozza contraffazione cinese. Cosa vuoi fare se improvvisamente l'unico connettore rimasto sul tuo laptop si guasta?
Fino alla prossima volta.
P.S. Il nuovo standard sta già portando a dispositivi altamente esotici. Ecco come è stato annunciato un cavo da 100 metri, che non sembra rientrare negli standard. Il punto è che è attivo. Ad entrambe le estremità, il cavo ha un convertitore da USB3 a ottico. Il segnale viene trasmesso tramite ottica e riconvertito in uscita. Naturalmente non trasmettono energia, ma solo dati. In questo caso, ciascuno dei convertitori alle sue estremità è alimentato dal connettore a cui è collegato.
Penso che presto le aziende che si rispettino inizieranno ad inserire tag attivi nei cavi per confermarne l'autenticità. Il problema dell'hub genererà un'attività senza precedenti tra sviluppatori e produttori di convertitori DC-DC. Come ha giustamente notato un utente rispettato
Accade raramente che una lettera in più nel nome dello standard minacci di rivoluzionare il mondo delle interfacce e dei gadget di trasferimento dati, ma l'emergere dell'ultima versione di USB 3.1 Tipo-C sembra proprio quel caso. Cosa ci promette il prossimo aggiornamento della buona vecchia interfaccia USB?
- Velocità di trasmissione fino a 10 GBps
- Possibilità di essere alimentato da una porta di dispositivi con consumo di energia fino a 100W
- Dimensioni del connettore paragonabili a micro-USB
- La simmetria del connettore: non ha la parte superiore e inferiore, il che significa che non c'è una chiave, il che spesso porta a danneggiare sia i connettori stessi che i gadget collegati attraverso di essi
- Questa interfaccia può essere utilizzata per fornire tensione fino a 20 volt
- Non ci sono più diversi tipi di connettori - A e B. Ad entrambe le estremità del cavo ci sono esattamente gli stessi connettori. Sia i dati che la tensione di alimentazione possono essere trasmessi attraverso lo stesso connettore in entrambe le direzioni. A seconda della situazione, ogni connettore può fungere da master o slave
- Ci viene promesso che il design del connettore è in grado di resistere fino a 10.000 connessioni
- È possibile utilizzare questa interfaccia per la connessione diretta invece di altre interfacce diffuse per lo scambio rapido di dati.
- Lo standard è top-down compatibile sia con la solita interfaccia USB 3 che con i suoi fratelli minori. Ovviamente non direttamente, ma con l'aiuto di un adattatore è possibile collegare, ad esempio, un disco USB 2.0 attraverso di esso
Non toccherò la storia dello sviluppo dell'interfaccia USB, questo argomento non è poco sviluppato in questo fumetto nel senso di una storia per immagini
Elettronica: la scienza dei contatti
Per cominciare, foto comparative dell'eroe di oggi in compagnia di antenati onorati.
Il connettore USB Type-C è leggermente più grande del solito USB 2.0 Micro-B, ma notevolmente più compatto del doppio USB 3.0 Micro-B, per non parlare del classico USB Type-A.
Le dimensioni del connettore (8,34 × 2,56 mm) lo rendono facile da usare per dispositivi di qualsiasi classe, inclusi smartphone e tablet.
I cavi di segnale e alimentazione sono posti su un inserto in plastica, forse questo è il suo punto più debole nella parte centrale del connettore. Il gruppo di pin USB Type-C contiene 24 pin. Lascia che ti ricordi che USB 1.0 / 2.0 aveva solo 4 pin, mentre i connettori USB 3.0 avevano già bisogno di 9 pin.
Se osservi attentamente l'immagine a sinistra, puoi vedere che i contatti hanno lunghezze diverse. Ciò garantisce che vengano chiusi in una sequenza specifica. Nella figura al centro, vediamo la presenza di fermi che dovrebbero trattenere il cavo collegato e fornire un clic tattile durante il processo di connessione-disconnessione. Il grafico di destra mostra la dipendenza della forza durante l'inserimento e la rimozione del connettore.
I picchi che vediamo su di esso sono i momenti dell'azionamento del chiavistello.
Si può affermare che gli sviluppatori dello standard hanno fatto, se non tutto, quasi tutto per rendere il connettore il più comodo e affidabile possibile: viene inserito a qualsiasi estremità e su entrambi i lati con un clic tangibile. Secondo loro, è in grado di sopravvivere a questa procedura più di 10 mila volte.
Il Giano simmetrico dai molti lati
Una caratteristica estremamente piacevole e utile di USB-C è il design simmetrico del connettore, che consente di collegarlo alla porta su entrambi i lati. Ciò è ottenuto grazie alla disposizione simmetrica dei suoi terminali.
Le prese di terra si trovano ai bordi. Anche i contatti di alimentazione positivi sono posizionati simmetricamente. Al centro ci sono i contatti responsabili della compatibilità con l'USB2 e l'interfaccia inferiore. Sono stati i più fortunati di tutti: sono duplicati e quindi una rotazione di 180 gradi quando collegati non è terribile. I pin responsabili dello scambio di dati ad alta velocità sono contrassegnati in blu. Come possiamo vedere, qui tutto è più astuto. Se ruotiamo il connettore, ad esempio, l'uscita TX1 si scambierà il posto con TX2, ma allo stesso tempo il posto dell'ingresso RX1 sarà occupato da RX2.
I pin di comunicazione del bus secondario e dell'alimentazione USB sono pin di servizio e sono destinati alla comunicazione tra due dispositivi collegati. Dopotutto, hanno bisogno di raccontarsi molto prima di iniziare lo scambio, ma ne parleremo più avanti.
Nel frattempo, circa un'altra caratteristica. La porta USB Type-C è stata originariamente progettata come una soluzione completa. Oltre al trasferimento dati USB diretto, può essere utilizzato anche in modalità alternativa per implementare interfacce di terze parti. Questa flessibilità dell'USB Type-C è stata sfruttata dal VESA introducendo la possibilità di trasmettere video in streaming tramite DisplayPort Alt Mode.
USB Type-C ha quattro linee USB Super Speed (coppie). Se due di loro sono dedicati alle esigenze di DisplayPort, questo è sufficiente per ottenere un'immagine con una risoluzione di 3840x2160. Allo stesso tempo, la velocità di trasferimento dei dati tramite USB non ne risente. Al suo apice, questo è sempre lo stesso 10 Gb/s (per USB 3.1 Gen2). Inoltre, la trasmissione del flusso video non influisce in alcun modo sulla capacità energetica della porta. È possibile allocare anche 4 linee ad alta velocità per le esigenze di DisplayPort. In questo caso saranno disponibili risoluzioni fino a 5120x2880. In questa modalità le linee USB 2.0 non sono coinvolte, quindi USB Type-C potrà comunque trasferire i dati in parallelo, seppur a velocità limitata.
Nella modalità alternativa, i pin SBU1 / SBU2 vengono utilizzati per trasmettere il flusso audio, che viene convertito nei canali AUX + / AUX-. Non sono utilizzati per il protocollo USB, quindi anche qui non ci sono perdite funzionali aggiuntive.
Quando si utilizza l'interfaccia DisplayPort, il connettore USB Type-C può comunque essere collegato in entrambi i modi. Inizialmente viene fornita la corrispondenza del segnale richiesta.
È anche possibile collegare dispositivi che utilizzano HDMI, DVI e persino D-Sub (VGA), ma ciò richiederà adattatori separati, tuttavia, questi devono essere adattatori attivi, poiché per DisplayPort Alt Mode, Dual-Mode Display Port (DP ++) è non supportato...
La modalità alternativa USB Type-C può essere utilizzata non solo per DisplayPort. Forse scopriremo presto che questa porta ha imparato, ad esempio, a trasferire dati tramite PCI Express o Ethernet.
Ha dato a questo e ha dato a quello. In generale ... sulla nutrizione.
Un'altra caratteristica importante offerta dall'USB Type-C è la capacità di trasmettere potenza fino a 100 watt attraverso di essa. Questo è sufficiente non solo per alimentare / caricare dispositivi mobili, ma anche per far funzionare laptop, monitor e, se lo sogni, anche un piccolo alimentatore da laboratorio.
Con l'avvento del bus USB, la trasmissione di potenza era una funzione importante, ma ancora minore. La porta USB 1.0 ha fornito solo 0,75 W (0,15 A, 5 V). Abbastanza per far funzionare un mouse e una tastiera, ma niente di più. Per USB 2.0, la corrente nominale è stata aumentata a 0,5 A, il che ha permesso di ottenere 2,5 watt da esso per alimentare, ad esempio, dischi rigidi esterni da 2,5 ". Per USB 3.0 è prevista nominalmente una corrente di 0,9 A che, con una tensione di alimentazione costante di 5V, garantisce una potenza di 4,5 W. Speciali connettori rinforzati su schede madri o laptop erano in grado di fornire fino a 1,5 A per accelerare la ricarica dei dispositivi mobili connessi, ma anche quello era "solo" 7,5 watt. Sullo sfondo di questi numeri, la capacità di trasmettere 100 watt sembra qualcosa di fantastico.
Per riempire tale energia, la porta USB Type-C è supportata dalla specifica USB Power Delivery 2.0 (USB PD). In caso contrario, la porta USB Type-C sarà in grado di fornire 7,5 W (1,5 A, 5 V) o 15 W (3 A, 5 V) alla montagna, a seconda della configurazione. Non c'è abbastanza spazio in questo articolo per una descrizione dettagliata di questa specifica, e comunque non lo farò meglio di quello rispettato nel suo meraviglioso articolo.
Tuttavia, non sarà possibile ignorare completamente questo argomento fondamentale.
Per fornire 100 watt di potenza a una tensione di cinque volt, è necessaria una corrente di 20 ampere! Con le dimensioni di un cavo USB Type-C, questo è forse possibile solo se è costituito da un superconduttore! Temo che oggi costerà molto agli utenti, quindi gli sviluppatori dello standard hanno preso una strada diversa. Hanno aumentato la tensione di alimentazione a 20 volt. "Scusa, ma brucerà completamente il mio tablet preferito" - esclami e avrai assolutamente ragione. Per non cadere preda di utenti arrabbiati, gli ingegneri hanno concepito un trucco intelligente: hanno introdotto un sistema di profili di potenza. Prima della connessione, qualsiasi dispositivo è in modalità standard. La tensione al suo interno è limitata a cinque volt e la corrente a due ampere. Per connettersi con dispositivi del vecchio tipo, tutto finirà con questa modalità, ma per casi più avanzati, dopo lo scambio di dati, i dispositivi passano a un'altra modalità di funzionamento coordinata con funzionalità avanzate. Per conoscere le principali modalità esistenti, dai un'occhiata alla tabella.
Il profilo 1 garantisce la capacità di trasferire 10 W di energia, il secondo già - 18 W, il terzo - 36 W, il quarto fino a 60 W, ma il quinto è il nostro caro centinaio! La porta corrispondente al profilo più alto mantiene tutti gli stati del precedente downstream. 5V, 12V e 20V sono selezionati come tensioni di riferimento. L'uso di 5V è essenziale per la compatibilità con la vasta gamma di periferiche USB disponibili. 12V è la tensione di alimentazione standard per vari componenti del sistema. 20V viene proposto tenendo conto del fatto che gli alimentatori esterni per 19-20V vengono utilizzati per caricare le batterie della maggior parte dei laptop.
Qualche parola sui cavi!
Il pieno supporto del formato descritto nell'articolo richiederà molto lavoro non solo dai programmatori, ma anche dai produttori di elettronica. Sarà necessario sviluppare e distribuire la produzione di un numero molto elevato di componenti. I più evidenti sono i connettori. Per resistere a correnti elevate della tensione di alimentazione, non interferire con la trasmissione di segnali di frequenza molto elevata, e anche quindi non fallire dopo la seconda connessione e non cadere nel momento più inopportuno, la qualità della loro fabbricazione dovrebbe essere radicalmente maggiore rispetto al formato USB 2.Per combinare la trasmissione ad alta potenza e la trasmissione del segnale con il traffico gigabit, i produttori di cavi dovranno lavorare sodo.
Ammira come appare una vista in sezione trasversale di un cavo adatto al nostro compito.
A proposito, riguardo alle restrizioni sulla lunghezza dei cavi quando si utilizza l'interfaccia USB 3.1. Per trasferire dati senza perdite significative a velocità fino a 10 Gb/s (Gen 2), la lunghezza di un cavo con connettori USB Type-C non deve superare 1 metro, per una connessione a velocità fino a 5 Gb/s (Gen 1 ) - 2 metri.
I progettisti di circuiti dei produttori di schede madri, docking station e laptop si chiederanno a lungo come generare potenza dell'ordine di centinaia di watt e traccianti, come portarla al connettore USB di tipo C.
Produttori di chip con un avvio basso.
La connessione simmetrica e il funzionamento delle linee di segnale in diverse modalità richiederanno l'uso di microcircuiti di commutazione del segnale ad alta velocità. Oggi sono già apparse le prime rondini. Ad esempio, ecco uno switch di Texas Instruments, che supporta il lavoro nei dispositivi in modalità host e slave. È in grado di commutare linee di coppie differenziali con frequenze di segnale fino a 5 GHz.
Allo stesso tempo, le dimensioni del chip HDC3SS460 sono 3,5 per 5,5 mm e in modalità idle consuma una corrente di circa 1 microampere. Nella modalità attiva, è inferiore a un milliampere. Esistono anche soluzioni più avanzate, ad esempio i chip prodotti da NXP supportano tassi di cambio fino a 10 GHz.
Cominciarono ad apparire i gestori di alimentazione, combinati con circuiti per proteggere le linee di segnale dall'elettricità statica, ad esempio un prodotto del genere di NXP
È progettato per gestire correttamente il momento del collegamento del connettore, nonché per aprire il circuito di alimentazione in caso di malfunzionamento. Questo chip supporta già la tensione VBUS fino a 30 volt, ma con la massima corrente commutata, tutto è molto peggio: non dovrebbe superare 1 ampere, il che è comprensibile date le dimensioni - 1,4 per 1,7 mm!
Il leader indiscusso in questo settore è stato Cypress, che ha rilasciato un microcontrollore specializzato con un core ARM Cortex M0 che supporta tutti e cinque i profili di potenza possibili per lo standard.
Un tipico diagramma di connessione per l'uso in un laptop dà un'idea al riguardo e puoi conoscerlo in modo più dettagliato scaricando la scheda tecnica.
A differenza del chip NXP, è focalizzato sul controllo degli interruttori di alimentazione esterni e quindi può fornire la commutazione delle correnti e delle tensioni richieste, nonostante le sue piccole dimensioni.
Attenzione, una caratteristica importante per coloro che hanno già fretta di ordinare i primi campioni: il microcontrollore non ha un'interfaccia USB e non è una soluzione completa e completa. Può servire solo come responsabile del cibo. Al momento è aperto un pre-ordine per la fornitura di campioni e schede demo. Il destino di questo microcontrollore dipenderà probabilmente in gran parte dal fatto che il produttore fornisca agli sviluppatori librerie di riferimento per utilizzarlo in modalità diverse.
Il fatto che siano già stati creati diversi demokit per lui aumenta notevolmente la probabilità di quest'ultimo.
Ascensore per il paradiso o la Torre di Babele.
Quindi oggi abbiamo una situazione completamente rivoluzionaria. Le classi superiori non possono, e le classi inferiori non vogliono vivere alla vecchia maniera. Tutti sono stanchi della confusione con un numero enorme di cavi, caricabatterie, alimentatori e la loro bassa affidabilità.
Il nuovo standard ha generato un'attività senza precedenti. Le ammiraglie del settore dell'elettronica: Apple, Nokia, Asus si stanno preparando a rilasciare i loro primi gadget con supporto USB Type-C. I cinesi stanno già stampando cavi e adattatori. Sono in arrivo docking station e hub con supporto per carichi ad alta potenza. I produttori di chip stanno sviluppando nuovi microcircuiti e stanno pensando a come inserire il driver per la nuova porta nel microcontrollore. Gli esperti di marketing decidono dove collegare il nuovo connettore e gli ingegneri si grattano le rape cercando di implementare dispositivi multidisciplinari dai componenti elettronici esistenti.
Finora, solo una cosa non è chiara. Cosa otterremo come risultato? Un connettore comodo e affidabile che sostituirà la parte del leone delle interfacce e troverà l'uso quotidiano, o il pandemonio babilonese, perché la situazione potrebbe iniziare a svilupparsi secondo lo scenario non più favorevole:
Gli utenti possono essere completamente confusi da numerose specifiche e cavi che sembrano esattamente uguali, ma allo stesso tempo saranno certificati solo per determinati profili. Prova a capirlo al volo con tutti questi segni.
Ma anche se funziona, è improbabile che questo risolva il problema: i cinesi, senza un minimo di coscienza, metteranno facilmente qualsiasi distintivo su qualsiasi cavo. E se necessario, fino a un mucchio su ciascun lato di un cavo sono diversi, non saranno confusi anche se si escludono a vicenda.
Il mercato sarà invaso da un numero incredibile di adattatori di vario calibro e di dubbia qualità.
Cercando di connettere un dispositivo a un altro, di conseguenza non saprai mai a quale risultato porterà questo processo ea causa di ciò che la connessione è completamente assente o tutto è terribilmente difettoso. Uno dei gadget non supporta il profilo desiderato, o lo supporta ma non in modo molto corretto, o invece di un cavo di alta qualità, è stata catturata la sua rozza contraffazione cinese. Cosa vuoi fare se improvvisamente l'unico connettore rimasto sul tuo laptop si guasta?
Fino alla prossima volta.
P.S. Il nuovo standard sta già portando a dispositivi altamente esotici. Ecco come è stato annunciato un cavo da 100 metri, che non sembra rientrare negli standard. Il punto è che è attivo. Ad entrambe le estremità, il cavo ha un convertitore da USB3 a ottico. Il segnale viene trasmesso tramite ottica e riconvertito in uscita. Naturalmente non trasmettono energia, ma solo dati. In questo caso, ciascuno dei convertitori alle sue estremità è alimentato dal connettore a cui è collegato.
Penso che presto le aziende che si rispettino inizieranno ad inserire tag attivi nei cavi per confermarne l'autenticità. Il problema dell'hub genererà un'attività senza precedenti tra sviluppatori e produttori di convertitori DC-DC. Come ha giustamente notato un utente rispettato
