È impossibile immaginare una persona moderna senza dispositivi elettronici. Smartphone, tablet, lettori musicali e laptop si trovano oggi in quasi tutte le famiglie. Ciascuno di questi dispositivi ha il proprio utilizzo e quindi ciascuno funziona in modo unico. Tuttavia, c’è qualcosa che in un modo o nell’altro li unisce tutti. E questa è la presenza di porte USB.
Un giorno del 1994, 7 delle principali aziende tecnologiche del mondo hanno creato un nuovo standard per il collegamento delle periferiche dei computer. Così è apparso l'Universal Serial Bus, che in breve si chiama USB.
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 adatto? Questa guida ti aiuterà a determinare il tipo di connettore USB e a selezionare la spina appropriata.
Varietà di opzioni
Quasi tutti i computer e i dispositivi elettronici moderni dispongono di una qualche forma di connessione USB e vengono forniti completi di cavi appropriati. È importante quale viene utilizzato e a cosa servono tutte queste differenze? Questo è davvero importante per ora, ma potrebbe cambiare in futuro.
A metà degli anni '90. Il bus universale è diventato uno standard industriale, che ha permesso di semplificare la connessione delle periferiche del computer. Ha sostituito numerose interfacce precedenti ed è ora il tipo di connettore più popolare nei dispositivi consumer.
Tuttavia, è ancora difficile comprendere tutte le varietà di USB.
Se lo standard doveva essere universale, perché ne esistono così tanti tipi diversi? Ognuno di essi ha uno scopo diverso, garantendo principalmente 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) dispongono di un connettore di tipo A. Personal computer, laptop e netbook in genere dispongono di più porte di questa forma. Inoltre, molti altri dispositivi e adattatori di alimentazione li utilizzano per il trasferimento dei dati e/o la ricarica. Il connettore ha forma rettangolare piatta ed è quello più riconoscibile e utilizzato. La piedinatura USB Type-A è la seguente:
- +5 V - tensione +5 V.
- 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 invece di 4, utilizzati per fornire velocità di trasferimento dati più elevate. Sono posizionati in modo da non interferire con il funzionamento dei pin delle versioni precedenti dello standard.
Tipo B
Si tratta di un connettore di forma quasi quadrata che viene utilizzato principalmente per collegare stampanti, scanner e altri dispositivi dotati di propria alimentazione a un computer. A volte può essere trovato su unità esterne. Al giorno d'oggi, questo tipo di connettore è molto meno comune delle connessioni di tipo A.
La forma di connessione nella versione 3.0 dello standard è stata modificata, quindi la compatibilità con le versioni precedenti non è supportata, sebbene il nuovo tipo di porte accetti le vecchie modifiche dei connettori. La ragione di ciò è che USB 3.0 di tipo B ha 9 pin per un trasferimento dati più veloce, mentre Powered-B ha 11 pin, 2 dei quali forniscono alimentazione aggiuntiva.
Ancora una volta, come per il Tipo A, la compatibilità fisica tra le diverse versioni non indica il supporto per velocità o funzionalità.
Concetti basilari
Prima di tentare di comprendere le differenze tra i tipi A e B, è necessario comprendere i concetti di ospite, recettore e porta.
Lo slot situato sulla parte anteriore o posteriore del case del computer (host) in cui è inserita un'estremità del cavo USB è chiamato porta. Un dispositivo elettronico che necessita di essere ricaricato o al quale devono essere trasferiti dati (come uno smartphone o un tablet) è chiamato recettore.
Lo standard USB più popolare è il tipo A, che oggi può essere visto all'estremità di quasi tutti i cavi USB inseriti in uno slot host. Molto spesso, i computer desktop, le console di gioco e i lettori multimediali sono dotati di porte di tipo A.
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 cavi a doppino intrecciato e all'identificazione del dispositivo collegato. Se aggiungi qui la messa a terra e l'alimentazione, otterrai un semplice cavo a 4 fili, 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 si dispone di un cavo con i connettori appropriati, la connessione non funzionerà senza di esso. Inoltre, poiché i cavi trasportano sia energia che dati, collegare due host senza un dispositivo intermedio può essere disastroso, causando correnti elevate, cortocircuiti e persino incendi.
Mini
Il connettore era standard per i dispositivi mobili prima dell'avvento della micro-USB. Come suggerisce il nome, la mini-USB è più piccola del normale 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. La piedinatura della Mini USB è la seguente:
- +5 V - tensione +5 V.
- 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 quelle della Mini-USB, ma supporta velocità di trasferimento dati elevate (fino a 480 Mbps) e funzionalità OTG. La forma è facilmente riconoscibile grazie al design compatto a 5 pin.
Il connettore Lightning non è uno standard USB, ma piuttosto 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. Viene sempre più utilizzato come standard per i laptop e anche per alcuni telefoni e tablet ed è stato approvato da Apple per Thunderbolt 3.
Type C è una soluzione nuova 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. Questo sarà probabilmente l’inizio di una tendenza.
Puoi leggere ulteriori informazioni su USB-C alla fine di questo articolo.
Sfumature di micro-USB
Quelli di voi che hanno un telefono o tablet Android hanno sicuramente anche un cavo micro USB. Anche i fan più accaniti di Apple non possono evitarli, poiché sono il tipo di connettore più comune utilizzato per cose come alimentatori esterni, altoparlanti, ecc.
I proprietari di molti 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 in una volta.
Quando acquisti un cavo micro-USB, potresti essere tentato 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 inutilizzabili. Pertanto, è meglio salvarsi da problemi futuri acquistando un prodotto di qualità da un produttore rispettabile, 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 spesso significano che devi sederti sul pavimento accanto a una presa mentre il telefono si ricarica. Al contrario, un cavo troppo lungo può essere scomodo da trasportare, può aggrovigliarsi e potenzialmente causare lesioni.
0,9 m è una buona lunghezza per un cavo di ricarica. Ti consente di tenere il telefono collegato alla batteria nella borsa o in tasca, ideale per giocare a Pokemon Go o semplicemente per utilizzare il telefono durante i viaggi per lunghi periodi di tempo.
Se carichi spesso da porte USB di terze parti per rispettare le precauzioni di sicurezza o quando il dispositivo si carica lentamente, un cavo speciale che impedisce il trasferimento dei dati può risolvere il problema. Un'alternativa è un adattatore di rete.
Un altro problema che può essere problematico è il fatto che i connettori sulla maggior parte dei cavi USB (eccetto USB-C) non sono intercambiabili e spesso richiedono diversi tentativi per connettersi correttamente. Alcuni produttori hanno tentato di risolvere questo problema. Tuttavia, non tutti i dispositivi supportano questa funzionalità.
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 devi 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 ti consente di collegare l'unità direttamente al tuo 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, un mouse wireless, una tastiera, cuffie, lettori di schede, controller di gioco, ecc.
Cavi USB
In un mondo connesso, le connessioni cablate tra vari dispositivi elettronici svolgono un ruolo importante. La loro domanda è così elevata che ogni anno in tutto il mondo vengono prodotti decine di milioni di cavi USB.
Le tecnologie sono in continua evoluzione e miglioramento, così come i dispositivi periferici associati. La stessa tendenza agli aggiornamenti vale per i connettori USB, ma con così tante versioni e tipi di standard USB, può diventare difficile tenere traccia di quale USB sia più adatta per quali funzioni. Per fare ciò, è necessario comprendere le loro differenze fondamentali.
Tipi USB
Le diverse versioni di USB, come 2.0 e 3.0, si riferiscono alla funzionalità e alla velocità del cavo USB e il loro tipo (come A o B) si riferisce principalmente al design fisico dei connettori e delle porte.
Lo standard USB 1.1 (1998) è progettato per una velocità di 12 Mbps, una tensione di 2,5 V e una corrente di 500 mA.
USB 2.0 (2000) si distingue per il contrassegno “HI-SPEED” sul logo USB. Fornisce velocità di 480 Mbps con una tensione di 2,5 V e una corrente di 1,8 A.
Adottato nel 2008, USB 3.0 supporta 5 Gbps a 5 V e 1,8 A.
USB 3.1, disponibile dal 2015, fornisce velocità di 10 Gbps a 20 V e 5 A.
Lo standard più recente fornisce un throughput più elevato ed è per lo più compatibile con le versioni precedenti. I connettori Standard-A sono identici alle versioni precedenti di Tipo A, ma solitamente sono colorati di blu per distinguerli. Sono completamente retrocompatibili, ma le velocità aumentate sono disponibili solo se tutti i componenti sono compatibili con USB 3. Le versioni Standard-B e micro dispongono di pin aggiuntivi per una maggiore velocità di trasmissione e non sono compatibili con le versioni precedenti. I cavi e i connettori USB Type-B e Micro-B meno recenti possono essere utilizzati con le porte USB 3.0, ma non miglioreranno la velocità.
Specifiche del connettore di tipo C
Il nome fece notizia nelle riviste tecnologiche di tutto il mondo quando Apple lanciò il MacBook da 12 pollici. Questo è il primo laptop a includere un design Type-C.
Dal punto di vista fisico il connettore è simile all'attuale variante USB Micro-B. Le sue dimensioni sono 8,4 x 2,6 mm. Grazie al suo fattore di forma ridotto, può essere facilmente inserito anche nelle periferiche più piccole oggi utilizzate. Uno dei tanti vantaggi del Type-C rispetto alle altre soluzioni esistenti è che consente connessioni con orientamento inverso, il che significa che la spina sarà sempre inserita correttamente al primo tentativo! Il connettore è progettato in modo tale che non devi preoccuparti che sia capovolto.
Type-C supporta lo standard USB 3.1 e fornisce una velocità massima di 10 Gbps. Ha anche una potenza in uscita significativamente più elevata, fino a 100 W a 20 V e 5 A. Poiché i laptop in genere consumano 40-70 W, ciò significa che il tipo C copre facilmente i loro requisiti di alimentazione. Un'altra funzionalità offerta da USB Type-C è l'alimentazione bidirezionale. In altre parole, puoi caricare il tuo smartphone non solo tramite un laptop, ma anche viceversa.
Type-C ha ricevuto recensioni entusiastiche da parte degli utenti di tutto il mondo ed è apparso nei popolari smartphone Chromebook Pixel e Nexus 6P, nonché nel 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, che alla fine eliminerà il groviglio di fili nel cassetto della tua scrivania.
Sebbene le specifiche siano state pubblicate per la prima volta nel 2014, la tecnologia ha preso il volo solo nel 2016. Oggi è diventata un valido sostituto non solo dei vecchi standard USB, ma anche di altri come Thunderbolt e DisplayPort. La nuova soluzione audio Type-C è anche un potenziale sostituto del jack per cuffie da 3,5 mm. Il tipo C è strettamente intrecciato con altri nuovi standard: USB 3.1 offre maggiore larghezza di banda e USB Power Delivery: una migliore erogazione di potenza.
Forma del connettore
USB Type-C è un nuovo connettore minuscolo che ha appena le dimensioni di un microUSB. Supporta vari nuovi standard come USB 3.1 e USB PD.
Il solito connettore con cui tutti hanno familiarità è il tipo A. Anche dopo il passaggio da USB 1.0 a 2.0 e successivamente ai dispositivi moderni, è rimasto lo stesso. Il connettore è grosso quanto prima e si collega solo se orientato correttamente (cosa che ovviamente non funziona mai la prima volta). Ma man mano che i dispositivi diventavano sempre più piccoli e sottili, le porte enormi semplicemente non erano più adatte. Ciò ha portato a molte altre forme di connettori USB come Mini e Micro.
Questa scomoda serie di connettori di varie forme per dispositivi di tutte le dimensioni sta finalmente diventando un ricordo del passato. Il tipo C è il nuovo standard di dimensioni molto ridotte. È circa un terzo della vecchia USB Type-A. Questo è uno standard unico che tutti i dispositivi devono utilizzare, quindi per collegare un'unità esterna a un laptop o caricare uno smartphone da un caricabatterie è necessario solo un cavo. Questo minuscolo connettore è abbastanza piccolo da poter essere inserito in uno smartphone ultrasottile, ma abbastanza potente da collegare tutte le tue periferiche. Il cavo stesso ha connettori di tipo C identici su entrambe le estremità.
Il tipo C presenta molti vantaggi. L'orientamento del connettore non ha importanza, quindi non è più necessario capovolgere la spina più e più volte cercando di trovare la posizione giusta. Si tratta di un unico tipo di connettore USB che tutti dovrebbero accettare, quindi non è necessario avere molti cavi USB diversi con spine diverse per dispositivi diversi. E non ci saranno molte porte diverse che occuperanno lo spazio scarso su gadget sempre più sottili.
Inoltre, i connettori di tipo C possono anche supportare più protocolli utilizzando "modalità alternative" che consentono di avere 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 Apple, che consente di collegare HDMI, VGA, USB Type-A e Type-C. Pertanto, i numerosi connettori sui normali laptop possono essere ridotti a un solo tipo di porta.
Nutrizione
Anche la specifica USB PD è strettamente intrecciata con Type-C. Attualmente, una connessione USB 2.0 fornisce fino a 2,5 W di potenza. Questo è sufficiente solo per caricare il tuo telefono o tablet. La specifica, supportata dallo standard USB-C, fornisce un'alimentazione fino a 100 W. Questa connessione è bidirezionale, quindi il dispositivo può sia caricarsi che caricarsi attraverso di essa. In questo caso la trasmissione dei dati può avvenire simultaneamente. La porta consente di caricare anche un laptop, che solitamente richiede fino a 60 W.
Il MacBook di Apple e il Chromebook Pixel di Google utilizzano USB-C per la ricarica, eliminando tutti i cavi di alimentazione proprietari. Allo stesso tempo, diventa possibile caricare i laptop con batterie portatili, che di solito vengono utilizzate per caricare smartphone e altri dispositivi elettronici. E se colleghi il laptop a uno schermo esterno alimentato dalla rete, la sua batteria verrà caricata.
Tieni però presente che la presenza di un connettore Type C non supporta automaticamente USB PD. Pertanto, prima di acquistare dispositivi e cavi, è necessario assicurarsi che siano compatibili con entrambi gli standard.
Tassi di trasferimento
USB 3.1 è l'ultimo standard Universal Serial Bus con una velocità teorica di 10 Gbps, ovvero il doppio della velocità di trasferimento dati di Thunderbolt di prima generazione e USB 3.0.
Ma Type-C non è la stessa cosa di USB 3.1. Questa è solo la forma del connettore e la tecnologia dietro di esso 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 prestare attenzione ai dettagli e assicurarti che il dispositivo o il cavo che stai acquistando supporti lo standard USB 3.1.
retrocompatibilità
Il connettore fisico di tipo C, a differenza dello standard di base, non è compatibile con le versioni precedenti. Non è possibile collegare dispositivi USB più vecchi alla piccola porta Type-C di oggi e non è possibile collegare una presa USB-C a una porta più grande e più vecchia. Ma questo non significa che dovrai sbarazzarti di tutte le vecchie periferiche. USB 3.1 è ancora compatibile con le versioni precedenti, quindi è necessario solo un adattatore USB-C fisico. E puoi già collegarvi direttamente i vecchi dispositivi.
Nel prossimo futuro, molti computer avranno sia connettori USB di tipo C che connettori di tipo A più grandi, come il Chromebook Pixel. In questo modo, gli utenti potranno migrare gradualmente dai dispositivi più vecchi collegando quelli nuovi a USB Type-C. Ma anche se il computer è prodotto solo con porte di tipo C, adattatori e hub colmeranno questa lacuna.
Type-C è un degno aggiornamento. Sebbene questa porta sia già apparsa sui laptop e su alcuni smartphone, questa tecnologia non si limita a loro. Con il passare del tempo tutti i tipi di dispositivi ne saranno dotati. Un giorno lo standard potrebbe addirittura sostituire il connettore Lightning utilizzato negli iPhone e iPad. La porta di Apple non presenta molti vantaggi rispetto all'USB Type-C, a parte il fatto che la tecnologia è brevettata e l'azienda può addebitare una tariffa di licenza.
I recenti cambiamenti e miglioramenti nella tecnologia USB stanno ampliando la scelta delle interfacce per gli utenti. Inizialmente l'USB Implementers Forum ha rinominato l'interfaccia USB 3.0 in USB 3.1 Gen 1. Le caratteristiche tecniche dell'interfaccia sono però rimaste le stesse. Successivamente il forum ha introdotto USB 3.1 Gen 2 e un nuovo tipo di connettore fisico, chiamato USB Type C. Abbiamo deciso di far luce sulla situazione relativa a questi standard e connettori.
Tecnologia USB 3.1
Attualmente la tecnologia USB 3.1 Gen 1 (ex USB 3.0) è supportata di serie dai più recenti sistemi operativi MacOS, Linux e Windows. L'interfaccia fornisce un throughput teorico massimo di 5 Gbps e un throughput effettivo fino a 3,4 Gbps e fino a 900 mA di corrente per i dispositivi. A differenza dell'USB 2.0, la versione 3.1 funziona in modalità full duplex, ovvero è possibile l'invio e la ricezione simultanea di dati.
USB 3.1 Gen 2 offre agli utenti il doppio del throughput della Gen 1: 10 Gbps. USB 3.1 Gen 2 non è uno standard per Intel o AMD, ma potrebbe essere supportato da driver e controller di terze parti. Sebbene la Gen 2 abbia ricevuto piccole modifiche al protocollo, è retrocompatibile con la Gen 1.
Ambito di applicazione di USB 3.1
Pertanto, la tecnologia USB 3.1 offre all'utente prestazioni notevolmente migliorate rispetto a USB 2.0. Quando si utilizzano unità rimovibili, sarà garantito un trasferimento dati più veloce: file video e immagini di grandi dimensioni. USB 3.1 fornirà supporto per risoluzioni e frame rate elevati per le telecamere utilizzate nei sistemi di visione artificiale sulle linee di produzione. Di conseguenza, le telecamere PTZ utilizzate sia nei sistemi di videosorveglianza che nei sistemi di videoconferenza senza l'utilizzo di un codec hardware possono supportare risoluzioni di 1080p60 e superiori. Ciò migliora senza dubbio la qualità e riduce i costi dei sistemi di videoconferenza e consente inoltre agli utenti di connettere i propri dispositivi a Skype e WebEx.
Piedinatura USB 3.1
Come USB 3.0, USB 3.1 ha ricevuto pin aggiuntivi per supportare SuperSpeed. I pin D+ e D- rimangono gli stessi, inclusi (alimentazione) e (terra). Per servire il bus SuperSpeed sono stati aggiunti due ulteriori doppini intrecciati, che forniscono la trasmissione dati SuperSpeed bidirezionale: StdA_SSRX+ e StdA_SSRX- (ricezione) e SSTX+ e StdA_SSTX (trasmissione).
USB tipo C
Il nuovo tipo di connettore fisico apporta cambiamenti qualitativi significativi che lo distinguono da USB 3.1 Gen 1 e Gen 2. Il tipo C supporta velocità di trasferimento dati fino a 40 Gbps (modalità alternativa Thunderbolt 3) e una potenza attuale fino a 100 Watt. Molti hanno già apprezzato la forma del connettore: può essere inserito da entrambi i lati. Sia il connettore che il connettore sono abbastanza compatti e molto più durevoli rispetto alle alternative, ad esempio micro USB. I cavi sono contrassegnati con un chip elettronico per un corretto utilizzo e per prevenire situazioni in cui non è compatibile o trasferisce troppa potenza ad un dispositivo che non lo supporta. Il tipo C è retrocompatibile con USB 2.0, 3.1 Gen 1 e 3.1 Gen 2.
Il tipo C può sia consumare che fornire energia. La stessa porta può essere utilizzata sia per collegare un'unità flash che per caricare un laptop. Inoltre, la ricarica di dispositivi come smartphone e tablet di tipo C è più veloce.
Modalità alternative
USB Type C può funzionare nelle cosiddette modalità alternative, che consentono di trasferire non solo i dati USB attraverso il connettore e i cavi. In questo caso vengono utilizzati altri protocolli fisici e con ciascuno di essi è garantita la trasmissione di corrente con una potenza fino a 100 Watt.
- Modalità alternativa DisplayPort– supporto per la trasmissione video con risoluzioni fino a 4Kp60 4:4:4 con DisplayPort versione 1.3. Trasferimento simultaneo di USB 3.1 Gen 2 e USB 2.0.
- Modalità alternativa Mobil High-Definition Link (MHL).— supporto per la trasmissione video con risoluzioni fino a 4Kp60 (1 linea) o fino a 8Kp60 (4 linee) utilizzando MHL 1.0, supporto per USB 2.0 e 3.1 a seconda della configurazione.
- Modalità alternativa Thunderbolt 3– Supporta fino a due display con risoluzioni fino a 4Kp60, PCIe 3.0, DisplayPort, USB 2.0 e trasmissione 3.1, a seconda della configurazione.
- Modalità alternativa HDMI– supporto per la specifica HDMI 1.4b (4Kp30, 4Kp60 4:2:0), nessun supporto simultaneo USB 3.1 in nessuna configurazione.
Tendenze attorno a USB-C
Le caratteristiche e i vantaggi dell'USB Type C si rifletteranno sicuramente nella crescente presenza del connettore nei dispositivi mobili e nei laptop. I dispositivi con questo tipo di connettore includono unità flash, varie docking station, monitor e adattatori per interfacce legacy. Entro il 2019 si prevede che verranno spediti fino a due miliardi di dispositivi diversi.
Il rapido sviluppo della tecnologia informatica non riguarda solo i componenti principali dei sistemi. Le possibilità stanno aumentando, comprese varie interfacce. Per quanto riguarda il metodo più comune di collegamento delle periferiche - USB - qui, in generale, possiamo affermare un aumento multiplo della produttività negli ultimi anni. Il throughput del bus seriale universale aumenta e la funzionalità si espande. Anche i connettori utilizzati per collegare vari dispositivi USB stanno subendo modifiche. Oggi molte persone sentono parlare di USB e quali sono i vantaggi e gli svantaggi della soluzione è l'argomento di questo articolo.
Connettori per computer moderni
Osservando il corpo di quasi tutti i laptop, puoi trovare una serie di porte diverse situate sui lati. Tra questi c'è sempre l'USB, quasi sempre l'HDMI e qualche altro. I modelli moderni sono spesso dotati della più recente porta USB Type-C. Molte persone non sanno di che tipo di connettore si tratta, ma varrebbe la pena familiarizzare con le funzionalità della porta. Presumibilmente il connettore sostituirà in futuro molte altre soluzioni e diventerà uno standard veramente universale. Ciò è facilitato dalle caratteristiche tecniche del nuovo metodo di abbinamento di computer e periferiche. La porta USB Type-C offre agli utenti velocità di trasferimento dati più elevate, funzionalità migliorate e un nuovo livello di usabilità. In breve, il futuro dello standard sembra molto promettente.
Molteplici usi per un cavo
I creatori di USB Type-C hanno utilizzato un'idea molto semplice nello sviluppo dello standard. L'utente deve disporre di un unico tipo di cavo e la sua attrezzatura informatica è dotata di un solo tipo di porta. Utilizzando un'interfaccia unificata, puoi connettere tutto ciò che desideri. Ad esempio, utilizzando un cavo USB Type-C è possibile collegare dispositivi intrinsecamente diversi, come dischi rigidi, monitor, interfacce audio, smartphone e tablet PC. Tra l'altro diventa possibile utilizzare il connettore in questione anche per caricare un laptop.
USB-A
Oggi quasi tutte le periferiche sono collegate al PC tramite il consueto connettore USB-A. Questa porta è entrata saldamente nel mondo dei computer, ha una forma rettangolare familiare e il suo utilizzo è diventato quasi uno standard per collegare unità flash, tastiere esterne, mouse, dischi rigidi, stampanti e molti altri dispositivi a PC e laptop. È probabile che questo monopolio venga presto rotto: il cavo USB Type-C occupa già il posto che gli spetta tra le soluzioni utilizzate per collegare molti dispositivi.
Cambio di concetto
Per collegare i dispositivi alla porta USB-A ormai standard vengono utilizzati vari cavi. La principale differenza tra loro è il connettore situato sul lato opposto del cavo collegato al computer. Si tratta quasi sempre di un diverso tipo di connettore. Ad esempio, la micro-USB viene utilizzata per gli smartphone, mentre la mini-USB viene spesso utilizzata per altri gadget. Per collegare la stampante avrai bisogno di un cavo USB-B, mentre per collegare i dispositivi di archiviazione avrai bisogno di un cavo micro-USB-B. Questa varietà causa alcuni inconvenienti e difficoltà, perché un utente che possiede più dispositivi ha sempre bisogno di avere un intero set di cavi a portata di mano. Progettato per essere uniforme per tutti i dispositivi, ovvero il cavo universale USB Type-C semplifica notevolmente questa situazione.
Nuovo formato
Con lo sviluppo dello standard è diventato possibile installare un unico connettore per tutti i dispositivi, nonché lo stesso connettore su entrambe le estremità del cavo. Come puoi sapere quando prendi un cavo USB Type-C che è così? La soluzione è un connettore sottile, di forma ovale e di dimensioni significativamente più piccole rispetto ai precedenti formati di cavi e connettori di questo tipo. Inoltre, USB 3 Type-C ha ricevuto la caratteristica più importante rappresentata dalla simmetria e dalla reversibilità. In generale, è molto simile alla soluzione Lightning di Apple: molto comoda, perché non è necessario perdere tempo a manipolare il cavo per trovare il modo giusto di connessione.
Futuro
Probabilmente oggi possiamo dire che dopo un certo tempo il connettore USB Type-C si trasformerà nell'unica porta universale per tutti i dispositivi periferici. Pertanto, ci sarà una sostituzione per USB-A, B, micro-USB e mini, che oggi rendono la vita degli utenti ordinari così difficile. Tutti i cavi dovrebbero diventare uguali e poter essere utilizzati per qualsiasi dispositivo. Naturalmente, un’unificazione rapida non avverrà; oggi sono in uso troppi dispositivi funzionali con connettori diversi da USB Type-C e lo saranno ancora per molti anni.
Allo stesso tempo, non dobbiamo dimenticare: l’espansione di nuove soluzioni è già iniziata. Ad esempio, un'unità flash USB di tipo C non è più rara sugli scaffali dei negozi di computer. Inoltre, il fatto che vengano lanciati sul mercato dispositivi di punta dei marchi più famosi, dotati della porta in questione, suggerisce che la situazione descritta, cioè la rimozione dal mercato dei connettori obsoleti, prima o poi avverrà. Per compatibilità con le soluzioni precedenti, per ora sarà necessario utilizzare un adattatore USB Type-C.
Compatibilità
Dopo aver letto quanto sopra, puoi pensare a cosa fare con i dispositivi già acquistati dotati di tipi di connettori diversi da USB Type-C. Va detto che questo problema non dovrebbe destare molta preoccupazione. È già stata sviluppata, prodotta e venduta un'ampia varietà di adattatori che consentono di collegare qualsiasi dispositivo dotato di connettore USB, indipendentemente dal suo tipo. Adattatori come mini-USB - Type-C, micro-USB - Type-C e altri sono già diffusi e svolgono perfettamente le loro funzioni. Nessuno violerà il principio di sicurezza, utilizzato da molti anni nella tecnologia informatica. Se un nuovo laptop o computer dispone di una porta USB Type-C, un adattatore per altri tipi di connettori è una soluzione completamente applicabile ed efficace.
Ulteriori informazioni sui vantaggi del connettore
Naturalmente, una semplice revisione del design del connettore e della porta non sarà un motivo convincente per incoraggiare l'utente ad aggiornare tutte le periferiche esistenti, ma le prestazioni non sono l'unico vantaggio della nuova soluzione. Il nuovo formato supporta il più moderno protocollo USB 3.1, che porta con sé un aumento della velocità di trasferimento dati e una maggiore versatilità rispetto alle versioni precedenti che vengono utilizzate su dispositivi dotati di USB-A.
Velocità
Sono trascorsi più di due decenni dalla presentazione della prima versione del connettore. A quel tempo, la velocità massima alla quale venivano trasferiti i dati era di 12 Mb/s. Oggi possiamo dire, considerando USBType-C, che questa è l'interfaccia più veloce per collegare periferiche da soluzioni esistenti. Lo standard USB 3.1 è in grado di fornire una velocità di trasferimento dati di 10 Gb/s.
Prestazione
Ulteriori vantaggi dello standard in esame includono ovviamente le prestazioni, rappresentate dalla capacità di fornire una trasmissione di potenza fino a 100 W. Questa cifra è sufficiente per alimentare quasi tutti i laptop, per non parlare di smartphone, tablet e altri gadget. Oltre all'energia, il nuovo formato supporta il trasferimento di un'enorme quantità di dati per unità di tempo. Ad esempio, oggi i segnali video con risoluzione 4K vengono trasmessi con successo tramite USB Type-C.
Versatilità
La natura universale dello standard più recente apre un’ampia gamma di applicazioni pratiche. Molte funzioni utili possono essere fornite con un singolo cavo. Ad esempio, puoi collegare un laptop dotato di USB-C a un monitor alimentato esternamente e caricare la batteria del laptop mentre guardi contenuti video. Nel caso in cui al display siano collegati dispositivi di archiviazione, come un'unità esterna, è possibile accedere alle informazioni archiviate sul supporto dal laptop.
Svantaggi dell'USB Type-C
Questo connettore è un nuovo formato brillante che diventerà sicuramente una soluzione onnipresente nel prossimo futuro. Tuttavia, le fasi iniziali di distribuzione e sviluppo, in cui si trova attualmente lo standard, non garantiscono una completa assenza di pericoli, così come una certa confusione nell'utilizzo del connettore.
Accessori economici
Il problema principale che può incontrare un utente che decide di aderire alle tendenze moderne sono accessori e cavi economici e di bassa qualità. A causa della grande quantità di energia trasferita attraverso i connettori USB Type-C, l'utilizzo di cavi di qualità insufficiente potrebbe danneggiare i dispositivi associati. Questo fattore deve essere preso in considerazione dagli utenti senza fallo. Quando acquisti cavi e adattatori, dovresti scegliere prodotti di marchi affidabili e affidabili.
Confusione sugli standard
Un altro problema spiacevole che oggi possono incontrare gli utenti USB Type-C è causato dal fatto che lo standard in questione si riferisce più al tipo di connettore utilizzato che alle specifiche dell'interfaccia stessa. Pertanto, è molto probabile che un dispositivo collegato a un nuovo connettore non funzioni alla velocità prevista dal proprietario del dispositivo. La prima generazione utilizza la tecnologia USB 3.0, fornendo una velocità massima di 5 Gb/s. La seconda generazione di USB-C supporta lo standard 3.1, la velocità di trasferimento dati raggiunge i 10 Gb/s. I problemi con ciascuna porta sorgono perché sembrano uguali, ma quando producono soluzioni già pronte, i marchi utilizzano componenti diversi, anche in linee di modelli simili. In altre parole, prima di acquistare un dispositivo con connettore USB Type-C, è necessario verificare se le caratteristiche tecniche effettive della porta corrispondono agli indicatori richiesti.
La prima versione dell'Universal Serial Bus (USB) è stata introdotta nel 1995. È stata l'USB a diventare l'interfaccia di maggior successo nella storia dei sistemi informatici. Decine di miliardi di dispositivi comunicano tra loro tramite USB, quindi l'importanza di questo canale di trasferimento dati è difficile da sopravvalutare. Sembra che con l'avvento del connettore USB di tipo C, la nostra comprensione delle capacità e del ruolo di un autobus universale potrebbe cambiare radicalmente. Prima di parlare delle prospettive, vediamo cosa offre il nuovo connettore universale.
Da tempo in Internet si discute dei vantaggi e degli svantaggi del nuovo connettore d'interfaccia. La specifica USB Type-C è stata finalmente approvata alla fine dell'estate scorsa, ma il tema del connettore universale ha suscitato un interesse attivo dopo il recente annuncio di un laptop e di una nuova versione dotata di USB Type-C.
Progetto. Connessione comoda
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 (8,34x2,56 mm) ne consentono l'utilizzo senza particolari difficoltà per dispositivi di qualsiasi classe, compresi smartphone/tablet con spessore minimo del case ragionevole.
Strutturalmente, il connettore ha una forma ovale. I terminali di segnale e di potenza si trovano su un supporto in plastica nella parte centrale. Il gruppo di contatti USB Type-C include 24 pin. Questo è molto di più rispetto alla generazione precedente di connettori USB. Per le esigenze dell'USB 1.0/2.0 sono stati assegnati solo 4 pin, mentre i connettori USB 3.0 hanno 9 pin.
Il primo evidente vantaggio dell'USB Type-C è il connettore simmetrico, che permette di non pensare da che parte collegare la spina alla presa. L'annoso problema dei dispositivi dotati di connettori USB di qualsiasi formato è ora finalmente risolto. In questo caso la soluzione al problema non si ottiene semplicemente duplicando tutti i gruppi di contatti. Qui viene utilizzata una certa logica di negoziazione e commutazione automatica.
Un'altra cosa bella è che ci sono connettori identici su entrambi i lati del cavo di interfaccia. Pertanto, quando si utilizza USB Type-C, non è necessario scegliere da quale lato del conduttore collegare i dispositivi master e slave.
Il guscio esterno del connettore non presenta fori o ritagli. Per fissarlo nel connettore, vengono utilizzati i fermi laterali interni. La spina deve essere tenuta abbastanza saldamente nel connettore. Non dovrebbero esserci contraccolpi simili a quelli che si potrebbero osservare con USB 3.0 Micro-B.
Molte persone probabilmente sono preoccupate per l'affidabilità fisica del nuovo connettore. Secondo le caratteristiche dichiarate, la durata meccanica del connettore USB Type-C è di circa 10.000 connessioni. Esattamente lo stesso indicatore è tipico per la porta USB 2.0 Micro-B.
Separatamente, notiamo che USB Type-C non è un'interfaccia di trasferimento dati. Questo è un tipo di connettore che consente di collegare insieme varie linee di segnale e di alimentazione. Come puoi vedere, il connettore è elegante dal punto di vista ingegneristico e, soprattutto, dovrebbe essere facile da usare.
Velocità di trasferimento dati. 10 Gb/s non sono per tutti?
Uno dei vantaggi dell'USB Type-C è la possibilità di utilizzare l'interfaccia USB 3.1 per il trasferimento dei dati, che promette un aumento del throughput fino a 10 Gb/s. Tuttavia, USB Type-C e USB 3.1 non sono termini equivalenti e sicuramente non sono sinonimi. Il formato USB Type-C può implementare le funzionalità sia di USB 3.1 che di USB 3.0 e persino di USB 2.0. Il supporto per una specifica particolare è determinato dal controller integrato. Naturalmente, è più probabile che le porte USB Type-C appaiano su dispositivi che supportano velocità di trasferimento dati elevate, ma questo non è un dogma.
Ricordiamo che anche con l'implementazione delle funzionalità USB 3.1 potrebbero esserci differenze nella velocità massima di trasferimento dati. Per USB 3.1 Gen 1 è 5 Gb/s, USB 3.1 Gen 2 è 10 Gb/s. A proposito, gli Apple Macbook e Chromebook Pixel presentati dispongono di porte USB Type-C con una larghezza di banda di 5 Gb/s. Ebbene, un chiaro esempio del fatto che la nuova interfaccia è molto variabile è il tablet Nokia N1. È dotato anche di un connettore USB Type-C, ma le sue capacità sono limitate a USB 2.0 con una larghezza di banda di 480 Mb/s.
La denominazione “USB 3.1 Gen 1” può essere definita una sorta di stratagemma di marketing. Nominalmente, tale porta ha capacità identiche a quelle di USB 3.0. Inoltre, per questa versione di “USB 3.1” possono essere utilizzati gli stessi controller utilizzati per l'implementazione del bus della generazione precedente. Nella fase iniziale, questa tecnica verrà probabilmente utilizzata attivamente dai produttori, rilasciando nuovi dispositivi con USB Type-C che non richiedono la massima larghezza di banda. Quando si offre un dispositivo con un nuovo tipo di connettore, molti vorranno presentarlo sotto una luce favorevole, dichiarando la presenza non solo di un nuovo connettore, ma anche del supporto per USB 3.1, anche se solo condizionale.
È importante capire che la porta USB Type-C può essere utilizzata nominalmente per connessioni dalle massime prestazioni con velocità fino a 10 Gb/s, ma per ottenere tale larghezza di banda i dispositivi collegati devono fornirla. La presenza di USB Type-C non indica le reali capacità di velocità della porta. Dovrebbero essere chiariti in anticipo nelle specifiche dei prodotti specifici.
Alcune restrizioni hanno anche cavi per il collegamento dei dispositivi. Quando si utilizza l'interfaccia USB 3.1, per il trasferimento dati senza perdita di dati a velocità fino a 10 Gb/s (Gen 2), la lunghezza del cavo con connettori USB Type-C non deve superare 1 metro, per la connessione a velocità fino a 5 Gb/s (Gen 2), s (Gen 1) – 2 metri.
Trasferimento di energia. Unità da 100 W
Un'altra caratteristica importante offerta dall'USB Type-C è la capacità di trasmettere una potenza fino a 100 W. Ciò è sufficiente non solo per alimentare/caricare i dispositivi mobili, ma anche per il funzionamento senza problemi di laptop, monitor o, ad esempio, di “grandi” unità esterne del formato 3,5”.
Quando è stato originariamente sviluppato il bus USB, il trasferimento di potenza era una funzione secondaria. La porta USB 1.0 fornisce solo 0,75 W (0,15 A, 5 V). Abbastanza per far funzionare un mouse/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 W. Ciò era spesso sufficiente per alimentare, ad esempio, dischi rigidi esterni da 2,5”. Per USB 3.0 è prevista una corrente nominale di 0,9 A che, con una tensione di alimentazione costante di 5 V, garantisce già 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 collegati, ma si tratta comunque di 7,5 W. Alla luce di queste cifre, la possibilità di trasmettere 100 W sembra qualcosa di fantastico. Tuttavia, affinché la porta USB Type-C possa ricevere la potenza necessaria, è necessario il supporto per la specifica USB Power Delivery 2.0 (USB PD). Se non ce n'è, la porta USB Type-C sarà normalmente in grado di emettere 7,5 W (1,5 A, 5 V) o 15 W (3 A, 5 V) a seconda della configurazione.
Per ottimizzare le capacità energetiche delle porte USB PD, è stato sviluppato un sistema di profili di potenza che fornisce possibili combinazioni di tensioni e correnti. La conformità al Profilo 1 garantisce la capacità di trasmettere 10 W di energia, Profilo 2 – 18 W, Profilo 3 – 36 W, Profilo 4 – 60 W, Profilo 5 – 100 W. Una porta corrispondente ad un profilo di livello superiore mantiene a valle tutti gli stati di quelle precedenti. Come tensioni di riferimento sono state selezionate 5 V, 12 V e 20 V. L'uso di 5 V è necessario per la compatibilità con l'enorme parco di periferiche USB disponibili. 12 V è la tensione di alimentazione standard per vari componenti del sistema. 20 V è stato proposto tenendo conto del fatto che per caricare le batterie della maggior parte dei laptop vengono utilizzati alimentatori esterni da 19–20 V.
Naturalmente va bene se il dispositivo è dotato di USB Type-C, che supporta il massimo profilo energetico USB PD. È questo connettore che consente di trasmettere fino a 100 W di energia. Ovviamente, porte con potenziale simile potrebbero apparire su alcuni laptop potenti, docking station speciali o schede madri, dove verranno allocate fasi separate dell'alimentazione interna per le esigenze di USB Type-C. Il punto è che la potenza richiesta deve essere in qualche modo generata e fornita ai contatti USB Type-C. E per trasmettere energia di tale potenza saranno necessari cavi attivi.
È importante capire qui che non tutte le porte del nuovo formato saranno in grado di fornire la potenza dichiarata di 100 W. Esiste una potenziale opportunità per questo, ma questo problema deve essere risolto dal produttore a livello di progettazione del circuito. Inoltre, non illuderti che i 100 W di cui sopra possano essere ottenuti, ad esempio, da un alimentatore delle dimensioni di una scatola di fiammiferi, e ora puoi caricare il tuo laptop da gioco e un monitor da 27 pollici ad esso collegato utilizzando uno smartphone caricabatterie. Tuttavia, la legge di conservazione dell'energia continua a funzionare, e quindi un alimentatore esterno da 100 W con una porta USB Type-C sarà comunque lo stesso blocco pesante di prima. In generale, la possibilità stessa di trasmettere energia di tale potenza utilizzando un connettore compatto universale è, ovviamente, un vantaggio. Come minimo, questa è una grande opportunità per eliminare l'incoerenza dei connettori di alimentazione originali, con cui i produttori di laptop particolarmente spesso peccano.
Un'altra caratteristica utile dell'USB Type-C è la possibilità di cambiare la direzione del trasferimento di energia. Se la struttura circuitale dei dispositivi lo consente, il consumatore può, ad esempio, diventare temporaneamente una fonte di carica. Inoltre, per lo scambio energetico inverso, non è nemmeno necessario ricollegare i connettori.
Modalità alternativa. Non solo USB
La porta USB Type-C è stata originariamente progettata come soluzione universale. Oltre al trasferimento diretto dei dati tramite USB, può essere utilizzato anche in modalità alternativa per implementare interfacce di terze parti. L'Associazione VESA ha approfittato di questa flessibilità dell'USB Type-C introducendo la possibilità di trasmettere flussi video tramite DisplayPort Alt Mode.
USB Type-C ha quattro linee (coppie) ad alta velocità di USB Super Speed. Se due di essi sono dedicati alle esigenze DisplayPort, questo è sufficiente per ottenere un'immagine con una risoluzione di 4 K (3840x2160). Allo stesso tempo, la velocità di trasferimento dei dati tramite USB non ne risente. Al suo picco sono sempre gli stessi 10 Gb/s (per USB 3.1 Gen2). Inoltre, la trasmissione del flusso video non influisce in alcun modo sulla capacità energetica del porto. È possibile allocare anche 4 linee ad alta velocità per le esigenze DisplayPort. In questo caso saranno disponibili modalità fino a 5K (5120×2880). In questa modalità, le linee USB 2.0 rimangono inutilizzate, quindi USB Type-C sarà comunque in grado di trasferire dati in parallelo, anche se ad una velocità limitata.
In modalità alternativa, i pin SBU1/SBU2 vengono utilizzati per trasmettere il flusso audio, che viene convertito in canali AUX+/AUX-. Per il protocollo USB non vengono utilizzati, quindi anche qui non ci sono ulteriori perdite funzionali.
Quando si utilizza l'interfaccia DisplayPort, il connettore USB Type-C può comunque essere collegato su entrambi i lati. Inizialmente viene fornito il necessario coordinamento del segnale.
È anche possibile collegare dispositivi utilizzando HDMI, DVI e persino D-Sub (VGA), ma ciò richiederà adattatori separati, ma questi devono essere adattatori attivi, poiché DisplayPort Alt Mode non supporta Dual-Mode Display Port (DP++).
La modalità USB Type-C alternativa può essere utilizzata non solo per il protocollo DisplayPort. Forse scopriremo presto che questa porta ha imparato, ad esempio, a trasmettere dati utilizzando PCI Express o Ethernet.
Compatibilità. Difficoltà del periodo di “transizione”.
Se parliamo della compatibilità di USB Type-C con dispositivi dotati di porte USB della generazione precedente, non è possibile collegarli direttamente a causa delle differenze fondamentali nella progettazione dei connettori. Per fare ciò dovrai utilizzare degli adattatori. La loro gamma promette di essere molto ampia. Naturalmente non stiamo parlando solo di convertire USB Type-C in altri tipi USB. Saranno inoltre disponibili adattatori per la visualizzazione di immagini su schermi dotati delle tradizionali porte DisplayPort, HDMI, DVI e VGA.
Insieme all'annuncio del nuovo MacBook, Apple ha offerto diverse opzioni di adattatori. Il prezzo da USB Type-C a USB Type-A è di $ 19.
Considerando la presenza di una sola USB Type-C, il possessore di un MacBook probabilmente non potrà fare a meno di un convertitore universale e più funzionale. Apple ha presentato due di questi adattatori. Un'uscita è dotata di pass-through USB Type-C, VGA e USB Type-A, la seconda opzione è dotata di HDMI anziché VGA. Il costo di queste scatole è di $ 79. Un alimentatore da 29 W con USB Type-C nativa ha un prezzo di $ 49.
Per il nuovo sistema Chromebook Pixel, Google offre adattatori singoli da USB Type-C a Type-A (spina/presa) al prezzo di 13 dollari; per un convertitore a DisplayPort e HDMI bisognerà pagare 40 dollari. Un alimentatore da 60 W ha un prezzo di $ 60.
Tradizionalmente, non dovresti aspettarti prezzi umani per accessori aggiuntivi dai produttori di apparecchiature. I produttori di adattatori anticipano la domanda per i loro nuovi prodotti. Belkin è già pronta a spedire chilometri di conduttori, ma anche il loro costo non può essere definito basso (20-30 dollari). L'azienda ha anche annunciato, ma non ha ancora introdotto, un adattatore da USB Type-C a porta Gigabit Ethernet. Il prezzo non è stato ancora annunciato, si sa solo che sarà disponibile all'inizio dell'estate. È divertente, ma sembra che fino a questo momento, per connettersi a una rete cablata, sarà necessario utilizzare due adattatori contemporaneamente. È del tutto possibile che qualcuno sia più tempestivo di Belkin e offra prima un adattatore appropriato.
Si potrà parlare di una notevole riduzione dei prezzi solo dopo che aziende molto meno conosciute del Regno di Mezzo inizieranno a lavorare a stretto contatto sugli accessori con USB Type-C. Considerando le prospettive che si aprono, riteniamo che così non sarà.
Dispositivi con USB Type-C. Qualcuno deve essere il primo
Nominalmente il primo dispositivo dotato di porta USB Type-C è stato un tablet. Almeno, è stato questo dispositivo a diventare il presagio del fatto che i port del nuovo formato hanno lasciato i laboratori degli sviluppatori e "sono andati alla gente".
Un dispositivo interessante, ma purtroppo attualmente viene offerto in un'edizione abbastanza limitata. Il tablet ha una porta USB Type-C nativa, sebbene per il trasferimento dei dati venga utilizzato il protocollo USB 2.0.
Forse il prodotto più significativo che contribuirà ad aumentare la popolarità dell'USB Type-C è il prodotto recentemente introdotto. Il laptop da 12 pollici è dotato di un connettore di interfaccia singolo, quindi i suoi proprietari diventeranno in un modo o nell'altro dei pionieri che si adatteranno alla vita con USB Type-C.
Da un lato Apple ha ovviamente sostenuto lo sviluppo del nuovo standard, dall’altro gli ingegneri dell’azienda sono stati direttamente coinvolti nello sviluppo dell’USB Type-C. D'altra parte, le versioni aggiornate di MacBook Air e MacBook Pro non hanno ricevuto questo connettore. Ciò significa che l'USB Type-C del produttore non sarà incluso nella categoria dei dispositivi "più pesanti" nel prossimo anno? Discutibile. Dopotutto, Apple probabilmente non saprà resistere all'aggiornamento della sua linea di laptop dopo l'annuncio autunnale di una nuova piattaforma mobile Intel con processori Skylake. Forse è allora che il team di Cupertino allocherà spazio sul pannello di interfaccia per USB Type-C.
La situazione con tablet e smartphone è ancora più ambigua. Apple utilizzerà USB Type-C invece di Lightning per questi dispositivi? In termini di capacità, il connettore proprietario è notevolmente inferiore alla nuova porta universale, ma che dire delle periferiche originali che gli utenti dei prodotti mobili Apple hanno accumulato dal 2012? Le risposte a queste domande le troveremo con l'aggiornamento o l'ampliamento delle linee iPhone/iPad.
Google ha presentato la seconda generazione di eleganti laptop Chromebook Pixel. I sistemi con Chrome OS sono ancora soluzioni abbastanza di nicchia, ma la qualità dei sistemi di Google è accattivante e questa volta sono in prima linea nei dispositivi che offrono connettività USB Type-C. I laptop sono dotati di una coppia di connettori corrispondenti. Tuttavia, per andare sul sicuro, i Chromebook Pixel dispongono anche di due classici connettori USB 3.0.
In generale, i rappresentanti di Google sono molto incoraggiati dalle capacità del nuovo connettore, contando sulla comparsa nel prossimo futuro di dispositivi mobili Android con connettore USB Type-C. Il supporto senza compromessi da parte del più grande titolare della piattaforma è un argomento potente per gli altri attori del mercato.
I produttori di schede madri non hanno ancora molta fretta di aggiungere una porta USB Type-C per i loro dispositivi. MSI ha recentemente introdotto la MSI Z97A GAMING 6, che è dotata di tale connettore con velocità di trasferimento dati fino a 10 Gb/s.
ASUS offre un controller USB 3.1 esterno con una porta USB Type-C, che può essere installato su qualsiasi scheda con uno slot PCI Express (x4) libero.
Le periferiche con USB Type-C nativa francamente non sono ancora sufficienti. Sicuramente molti produttori non avevano fretta con l'annuncio, aspettando la comparsa di sistemi con cui sarebbe stato possibile utilizzare prodotti con USB Type-C. In generale, questa è una situazione tipica quando si introduce un altro standard di settore.
Subito dopo l'annuncio dell'Apple MacBook, LaCie ha introdotto una serie di dischi rigidi esterni portatili con USB Type-C.
SanDisk offre già un'unità flash con due connettori per i test: USB 3.0 Type-A e USB Type-C. La meno conosciuta Microdia offre un prodotto simile.
Sicuramente vedremo presto un ampliamento significativo della gamma di dispositivi dotati di USB Type-C. Il volano del cambiamento girerà lentamente ma inesorabilmente. Il sostegno delle “grandi” aziende può influenzare la situazione e accelerare questo processo.
Risultati
La necessità di un connettore compatto universale che potesse essere utilizzato per trasmettere dati, flussi video-audio ed elettricità è maturata già da tempo. Considerando l'interesse reciproco sia degli utenti che dei produttori di apparecchiature, ci sono tutti i presupposti affinché l'USB Type-C possa decollare.
Dimensioni compatte, semplicità e facilità di connessione, insieme ad ampie capacità, promettono al connettore la prospettiva di ripetere il successo del suo predecessore. La solita porta USB è stata modernizzata più volte, ma è giunto il momento di cambiamenti drastici. 10 Gb/s con possibilità di ulteriore ridimensionamento, trasmissione di potenza fino a 100 W e un'immagine con una risoluzione fino a 5K. Non è stato un brutto inizio? Un altro argomento a favore dell'USB Type-C è che si tratta di uno standard aperto che non richiede costi di licenza da parte dei produttori. C’è ancora molto lavoro da fare, ma c’è un risultato davanti al quale vale la pena intraprendere questo percorso.
Accade raramente che una lettera in più nel nome di uno standard minacci di rivoluzionare il mondo delle interfacce e dei gadget per il trasferimento dati, ma l'emergere dell'ultima versione di USB 3.1 Tipo C Sembra che sia proprio così. Cosa promette di portarci il prossimo aggiornamento della buona vecchia interfaccia USB?
- Velocità di trasferimento dati fino a 10 GBps
- Possibilità di alimentare dispositivi con consumo da porta fino a 100W
- Dimensioni del connettore paragonabili al micro-USB
- La simmetria del connettore: non ha né la parte superiore né quella inferiore, il che significa che non è presente alcuna chiave, il che spesso porta a danni sia ai connettori stessi che ai gadget collegati tramite essi
- Usando questa interfaccia, puoi alimentare i dispositivi con tensione fino a 20 volt
- Non esistono più tipi diversi di connettori: A e B. Entrambe le estremità del cavo hanno esattamente gli stessi connettori. Sia i dati che l'alimentazione possono essere trasmessi attraverso lo stesso connettore in entrambe le direzioni. A seconda della situazione, ciascun connettore può fungere da master o da slave
- Ci è stato promesso che il design del connettore resisterà fino a 10.000 connessioni
- È possibile utilizzare questa interfaccia per la connessione diretta invece di altre interfacce ampiamente utilizzate per lo scambio rapido di dati.
- Lo standard è compatibile da cima a fondo sia con la normale 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'unità USB 2.0.
Non toccherò la storia dello sviluppo dell'interfaccia USB, questo argomento non è poco sviluppato in questo fumetto nel senso della 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) ne consentono l'utilizzo senza particolari difficoltà per dispositivi di qualsiasi classe, compresi smartphone e tablet.
I pin di segnale e di alimentazione sono posti su un inserto in plastica; forse è questo il punto più debole nella parte centrale del connettore. Il gruppo di contatti USB Type-C contiene 24 pin. Lascia che ti ricordi che USB 1.0/2.0 aveva solo 4 pin e i connettori USB 3.0 richiedevano già 9 pin.
Se guardi attentamente l'immagine a sinistra, puoi vedere che i contatti hanno lunghezze diverse. Ciò garantisce la loro chiusura in una determinata sequenza. Nell'immagine al centro vediamo la presenza di fermi che dovrebbero trattenere il cavo collegato e fornire un clic tattile durante il processo di connessione e disconnessione. Il grafico a destra mostra la dipendenza della forza durante il processo di inserimento e rimozione del connettore.
I picchi che vediamo su di esso sono i momenti in cui viene attivato il fermo.
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 da entrambe le estremità e da entrambi i lati con un clic evidente. Secondo loro, è in grado di sopravvivere a questa procedura più di 10mila volte.
Giano simmetrico dalle molte facce
Una caratteristica estremamente piacevole e utile dell'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.
I terminali di terra sono posti lungo i bordi. Anche i contatti di potenza positivi sono posizionati simmetricamente. Al centro ci sono i contatti responsabili della compatibilità con l'interfaccia USB2 e più giovani. Sono i più fortunati di tutti: sono duplicati e quindi girare di 180 gradi durante la connessione non è terribile. I pin responsabili dello scambio di dati ad alta velocità sono contrassegnati in blu. Come vediamo qui tutto è più astuto. Se ruotiamo il connettore, ad esempio, l'uscita di TX1 cambierà posto con TX2, ma allo stesso tempo il posto dell'ingresso di RX1 sarà preso da RX2.
I pin di comunicazione del bus secondario e dell'erogazione dell'alimentazione USB sono pin di servizio e sono destinati alla comunicazione tra due dispositivi collegati. Dopotutto, hanno bisogno di raccontarsi molto l'uno dell'altro prima di iniziare lo scambio, ma ne parleremo più avanti.
Nel frattempo, su un'altra caratteristica. La porta USB Type-C è stata originariamente progettata come soluzione universale. Oltre al trasferimento diretto dei dati tramite USB, può essere utilizzato anche in modalità alternativa per implementare interfacce di terze parti. L'Associazione VESA ha approfittato di questa flessibilità dell'USB Type-C introducendo la possibilità di trasmettere flussi video tramite DisplayPort Alt Mode.
USB Type-C ha quattro linee (coppie) ad alta velocità di USB Super Speed. Se due di essi sono dedicati alle esigenze 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 picco sono sempre gli stessi 10 Gb/s (per USB 3.1 Gen2). Inoltre, la trasmissione del flusso video non influisce in alcun modo sulla capacità energetica del porto. È possibile allocare anche 4 linee ad alta velocità per le esigenze DisplayPort. In questo caso saranno disponibili risoluzioni fino a 5120×2880. In questa modalità, le linee USB 2.0 rimangono inutilizzate, quindi USB Type-C sarà comunque in grado di trasferire dati in parallelo, anche se ad una velocità limitata.
In modalità alternativa, i pin SBU1/SBU2 vengono utilizzati per trasmettere il flusso audio, che viene convertito in canali AUX+/AUX-. Per il protocollo USB non vengono utilizzati, quindi anche qui non ci sono ulteriori perdite funzionali.
Quando si utilizza l'interfaccia DisplayPort, il connettore USB Type-C può comunque essere collegato su entrambi i lati. Inizialmente viene fornito il necessario coordinamento del segnale.
È anche possibile collegare dispositivi utilizzando HDMI, DVI e persino D-Sub (VGA), ma ciò richiederà adattatori separati, ma questi devono essere adattatori attivi, poiché DisplayPort Alt Mode non supporta Dual-Mode Display Port (DP++).
La modalità USB Type-C alternativa può essere utilizzata non solo per il protocollo DisplayPort. Forse scopriremo presto che questa porta ha imparato, ad esempio, a trasmettere dati utilizzando PCI Express o Ethernet.
E 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 energia attraverso di essa con una potenza fino a 100 W. Questo è sufficiente non solo per alimentare/caricare dispositivi mobili, ma anche per far funzionare laptop, monitor e, se sei creativo, anche una piccola fonte di alimentazione da laboratorio.
Quando è apparso il bus USB, la trasmissione di energia era una funzione importante, ma ancora secondaria. La porta USB 1.0 fornisce solo 0,75 W (0,15 A, 5 V). Abbastanza per far funzionare mouse e tastiera, ma niente di più. Per USB 2.0, la corrente nominale è stata aumentata a 0,5 A, il che ha reso possibile ricevere 2,5 Watt da esso per alimentare, ad esempio, dischi rigidi esterni da 2,5”. Per USB 3.0 è prevista una corrente nominale di 0,9 A che, con una tensione di alimentazione costante di 5 V, 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 collegati, ma si tratta di "solo" 7,5 W. Alla luce di queste cifre, la possibilità di trasmettere 100 W sembra qualcosa di fantastico.
Per riempire la porta USB Type-C con tale energia, supporta la specifica USB Power Delivery 2.0 (USB PD). Se non ce n'è, la porta USB Type-C sarà normalmente in grado di emettere 7,5 W (1,5 A, 5 V) o 15 W (3 A, 5 V) a seconda della configurazione. Non c'è abbastanza spazio in questo articolo per descrivere nel dettaglio questa specifica, e comunque non lo farò meglio dell'autorevole stpark nel suo bellissimo articolo.
Tuttavia, non sarà possibile ignorare completamente questo argomento estremamente importante.
Per fornire 100 watt di potenza a cinque volt, è necessaria una corrente di 20 ampere! Considerando le dimensioni del cavo USB Type-C, forse questo è possibile solo se è realizzato in superconduttore! Temo che oggi questo sarà piuttosto costoso per gli utenti, quindi gli sviluppatori dello standard hanno preso una strada diversa. Hanno aumentato la tensione di alimentazione a 20 Volt. "Scusate, ma brucerà completamente il mio tablet preferito", esclamerete, e avrete assolutamente ragione. Per non cadere vittima della rabbia degli utenti, gli ingegneri hanno escogitato 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 la connessione con dispositivi di vecchio tipo, questa modalità porrà fine a tutto, ma per i casi più avanzati, dopo lo scambio di dati, i dispositivi passano a un'altra modalità operativa concordata con funzionalità avanzate. Per conoscere le principali modalità esistenti, diamo un'occhiata alla tabella.
Il profilo 1 garantisce la capacità di trasmettere 10 W di energia, il secondo - 18 W, il terzo - 36 W, il quarto - 60 W e il quinto - i nostri amati cento! Una porta corrispondente ad un profilo di livello superiore mantiene a valle tutti gli stati di quelle precedenti. Come tensioni di riferimento sono state selezionate 5 V, 12 V e 20 V. L'uso di 5 V è necessario per la compatibilità con l'enorme parco di periferiche USB disponibili. 12 V è la tensione di alimentazione standard per vari componenti del sistema. 20 V è stato proposto tenendo conto del fatto che per caricare le batterie della maggior parte dei laptop vengono utilizzati alimentatori esterni da 19–20 V.
Qualche parola sui cavi!
Supportare integralmente il formato descritto nell'articolo richiederà un'enorme quantità di lavoro non solo da parte dei programmatori, ma anche dei produttori di elettronica. Sarà necessario sviluppare e produrre un numero molto elevato di componenti. La cosa più ovvia sono i connettori. Per resistere alle correnti ad alta tensione di alimentazione, non interferire con la trasmissione di segnali ad altissima frequenza e allo stesso tempo non guastarsi dopo la seconda connessione e non cadere nel momento più inopportuno, la qualità della loro fabbricazione deve essere radicalmente superiore rispetto al formato USB 2.Per combinare la trasmissione e il segnale di energia ad alta potenza con il traffico gigabit, i produttori di cavi dovranno lavorare sodo.
Ammira come appare la sezione trasversale di un cavo adatta al nostro compito.
A proposito, sulle 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 del cavo con connettori USB Type-C non deve superare 1 metro, per connessioni 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 i traccianti si chiederanno come collegarla al connettore USB Type-C.
I produttori di chip hanno una partenza debole.
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. Qui, ad esempio, c'è un passaggio da Texas Instruments, che supporta il funzionamento nei dispositivi sia in modalità host che 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 inattiva consuma una corrente di circa 1 microampere. In modalità attiva: meno di un milliampere. Esistono anche soluzioni più avanzate, ad esempio i chip prodotti da NXP supportano frequenze di comunicazione fino a 10 GHz.
Cominciarono ad apparire gestori di potenza combinati con circuiti per proteggere le linee di segnale dall'elettricità statica, ad esempio questo prodotto di NXP
È progettato per gestire correttamente il momento del collegamento del connettore, nonché per l'apertura del circuito di alimentazione in caso di problemi. Questo chip supporta già la tensione su VBUS fino a 30 volt, ma con la corrente di commutazione massima 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 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 schema di collegamento da utilizzare in un laptop ne dà un'idea e puoi saperne di più scaricando la scheda tecnica.
A differenza del chip NXP, si concentra sul controllo degli interruttori di alimentazione esterni e quindi può fornire la commutazione delle correnti e delle tensioni richieste, nonostante le sue dimensioni ridotte.
Attenzione, una caratteristica importante per chi ha fretta di ordinare i primi campioni: il microcontrollore non ha un'interfaccia USB e non è una soluzione completa e completa. Può fungere solo da gestore dell'energia. Sono attualmente aperti i preordini per campioni e schede dimostrative. A quanto pare, il destino di questo microcontrollore dipenderà in gran parte dal fatto che il produttore fornisca agli sviluppatori librerie di riferimento per il suo utilizzo in diverse modalità.
Il fatto che siano già stati creati diversi demokit aumenta notevolmente la probabilità che ciò accada.
Ascensore per il paradiso o la Torre di Babele.
Quindi oggi è emersa completamente una situazione 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 della loro bassa affidabilità.
Il nuovo standard ha generato un’attività senza precedenti. I fiori all'occhiello dell'industria elettronica: Apple, Nokia, Asus si stanno preparando a rilasciare i loro primi gadget con supporto per USB Type-C. I cinesi stanno già sfornando cavi e adattatori. Sono in arrivo dock station e hub che supportano carichi ad alta potenza. I produttori di chip stanno sviluppando nuovi chip e stanno pensando a come inserire un nuovo driver di porta in un microcontrollore. Gli esperti di marketing stanno decidendo dove collegare un nuovo connettore e gli ingegneri si stanno grattando la testa cercando di implementare dispositivi multifunzionali da componenti elettronici esistenti.
Solo una cosa non è ancora chiara. Cosa otterremo di conseguenza? Un connettore comodo e affidabile che sostituirà la maggior parte delle interfacce e troverà l'uso quotidiano, o un pandemonio babilonese, perché la situazione potrebbe iniziare a svilupparsi secondo uno scenario non così favorevole:
Gli utenti possono rimanere completamente confusi dalle numerose specifiche e dai cavi che sembreranno esattamente uguali, ma saranno certificati solo per determinati profili. Prova a capire subito tutti questi segni.
Ma anche se funziona, è improbabile che questo risolva il problema: i cinesi, senza un rimorso di coscienza, metteranno facilmente qualsiasi icona su qualsiasi corda. E se necessario, ci sono tonnellate di cavi diversi su ciascun lato dello stesso cavo; non verranno confusi anche se si escludono a vicenda.
Il mercato sarà invaso da un numero incredibile di adattatori di diversi calibri e di dubbia qualità.
Quando provi a connettere un dispositivo a un altro, non saprai mai a quale risultato porterà questo processo e perché la connessione è completamente assente o tutto è terribilmente difettoso. O uno dei gadget non supporta il profilo richiesto, oppure lo supporta, ma non molto correttamente, oppure invece di un cavo di alta qualità, era un rozzo falso cinese. Cosa faresti se all'improvviso l'unico connettore rimasto sul tuo laptop si guasta?
Fino alla prossima volta.
PS Il nuovo standard sta già portando alla nascita di dispositivi molto esotici. Pertanto è stato annunciato un cavo lungo 100 metri, che non sembra rientrare negli standard. Il punto è che è attivo. Ad entrambe le estremità il cavo ha un'interfaccia USB3 per un convertitore di segnale ottico. Il segnale viene trasmesso tramite ottica e riconvertito in uscita. Naturalmente non trasmette 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 rispettano inizieranno a inserire tag attivi nei cavi per confermarne l'autenticità. Il problema dell’hub genererà un’attività senza precedenti tra gli sviluppatori e i produttori di convertitori DC-DC. Come ha giustamente notato un utente rispettato
