USB Type-C - что это? Тип разъёма, кабель. USB-разъемы: типы, их описание, преимущества и недостатки

Достоинства порта USB 3.1:
★ быстрый
★ мощный
★ универсальный

Достоинства разъёма Type-C:
★ долговечный
★ симметричный

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

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

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

Назначение контактов

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Распиновка USB 3.1 Type-C

«Полосатым цветом» здесь изображены контакты неизолированного провода.

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

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

Распайка коннекторов Type-C ▼

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

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

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

Роли устройства обозначены новыми терминами:

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

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

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

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

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

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

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

Переходник USB-micro-USB-C

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

Аналоговый звук через Type-C

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

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

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

Видео через USB-C

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

Обсуждение: 243 комментария

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

Ответить

1. Ответить

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

Ответить

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

   К какому устройству вы желаете подключить стеремикрофон?

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

      Ответить

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

Ответить

В своих материалах, посвященных выбору -, тонких ультра- и прочих буков я нет-нет, да и упоминал интерфейс USB Type-C, наличие которого – несомненное достоинство той или иной модели компьютера. Пусть и небольшое преимущество, несравнимое по значимости с , видеокартой и проч., но мы то ведь знаем, кто кроется в деталях, и именно эти маленькие плюсики и минусики и могут склонить чашу выбора в ту или иную сторону, повлияв на решение, какую модель предпочесть и какой ноутбук купить. Итак, USB Type-C — что это, с чем едят, в смысле, как и для чего его можно использовать и нужен ли он вообще. Разбираемся?

USB Type-C – что в имени тебе моем?

Историю появления и развития интерфейса USB я повторять не буду. Он стал настолько привычным, что даже принятое некогда кем-то решение сделать разъем несимметричным все еще бесит, но уже не сильно. Речь о том, что вставлять флешку или кабель в привычное USB-гнездо надо в определенном положении. Как часто вам удавалось с первого раза подключить устройство в разъем на задней стороне системного блока с первого раза? А со второго? Ну максимум с третьего.

Правда, нельзя не отметить, что разъем надежен, выдерживает большое количество подключений, способен хорошо противостоять (в разумных пределах, конечно) механическим нагрузкам. Но из этих качеств вытекает и недостаток – для компактных устройств в своем оригинальном виде (Type-A) он слишком громоздок.

Какой выход? Сделать то же, но меньше, в итоге появился Mini-USB, Micro-USB. Стало лучше? Да, но все равно как-то неудобно, для разных устройств нужны разные кабели или переходники, да и вставлять даже маленькие разъемы все равно надо определенным образом.

Так вот, Type-C – это новый стандарт разъема, который наконец то (чепчики вверх и пробки от шампанского в потолок) стал симметричным! Его компактность и универсальность позволяет заменить весь существующий «зоопарк» вариантов разъемов и, соответственно, кабелей. При этом разрабатывался он под новую спецификацию стандарта USB, который получил номер 3.1.

Основные характеристики стандартов 3.0 и 3.1 приведены в таблице.

Версия	USB 3.0
Макс. скорость передачи, Гб/с	5	5	10
Макс. ток, А	0.9	5
Кодирование	8b/10b	128b/132b
Длина кабеля, м	2-3	1
Ресурс (количество подключений)	1500 (Type-A)	10000

Добавим, что через Type-C можно (учитывая ток в 5 А) заряжать само устройство, подключать внешний монитор, периферийные устройства, накопители… Получается, что если в ноутбуке имеется такой разъем, значит, можно будет воспользоваться всеми этими благами?

— А то спустишь воду, а там может быть…

— Что там может быть?

— Все, что угодно, понял?

© «Особенности национальной рыбалки»

Не совсем так. Вы гарантированно получите новый компактный разъем и USB в нем. Я намеренно не указываю, какая версия протокола там может быть, ибо Type-C – это спецификация разъема и того, что в нем МОЖЕТ быть, а вот что используется в конкретной модели планшета или ноутбука – это уже зависит от производителя этого гаджета.

Type-C – возможности

Как уже стало, надеюсь, понятно, новый разъем – это уже больше, чем просто USB, причем, намного больше. В, если можно так сказать, «базовой» конфигурации он обеспечивает работу USB 3.1 со всеми преимуществами этой новой версии интерфейса.

Все остальные «плюшки» – это альтернативные режимы работы Type-C, которые определенным образом помечаются на корпусе устройства. Причем, изменения могут приводить как к расширению используемых возможностей, так и к тому, что USB 3.1 может быть заменен на 3.0 или даже на 2.0. Приведем те варианты, которые могут встретиться на данный момент, ибо возможности этого разъема еще далеко не исчерпаны.

	DisplayPort. Через Type-C можно подключить внешний дисплей с максимальным разрешением 3840 х 2400 точек. Такая возможность должна быть отмечена либо на корпусе ноутбука соответствующим значком, либо указана в спецификации на устройство.
	HDMI. Появилась возможность подключения внешних устройств без адаптеров, напрямую при помощи HDMI версии 1.4.
	Thunderbolt. Поддержка режима совместимости с протоколом Thunderbolt 3.
	Power Delivery (PD). Спецификация нового стандарта, обеспечивающего передачу токов мощностью до 100 Вт в обе стороны, что позволяет заряжать ноутбук через этот порт, или, наоборот, запитывать подключенное через него внешнее устройство, например, внешний дисплей. На корпусе устройства такой разъем обычно помечается буками PD, нанесением значка в виде батарейки, хотя могут быть и другие варианты. Если поддержки PD нет, то максимальный выдаваемый ток будет составлять 1.5 или 3 А в зависимости от модификации.
	Поддержка протокола USB 3.1 Gen.1. Поддержка скорости работы до 5 Гб/с.
	Поддержка протокола USB 3.1 Gen.2. Поддержка скорости работы до 10 Гб/с.

Какие функции поддерживает Type-C, установленный в конкретной модели ноутбука, отмечается на корпусе, или же прописывается в спецификациях.

Для примера рассмотрим ноутбук-трансформер Lenovo Yoga 910. Он оснащается двумя портами Type-C, причем один из них работает на USB 2.0 (кстати, вот пример того, что обязательного наличия USB 3.1 никто не обещал), а второй – 3.0 с поддержкой DisplayPort. Причем, функция поддержки режима зарядки через этот разъем помечена просто значком электрической вилки, без изысков вроде логотипа «PD» и т. п. То же касается и поддержки подключения монитора. Это понятно только из документации на ноутбук.

Другой пример – ультрабук Asus ZenBook 3 UX390UA, в котором, если не считать аудиоразъем, установлен всего один Type-C. Зато он может почти все: к нему подключается блок питания, через него можно вывести изображение на внешний дисплей, обмениваться данными с внешними носителями со скоростями, соответствующими интерфейсу USB 3.1 Gen.1. Кстати, обратите внимание на маркировку разъема на корпусе. Все четко, ясно и понятно.

Перспективы

В активной разработке сейчас находится спецификация следующей версии USB – 3.2, при этом будет использоваться Type-C, прорабатывается возможность работы с протоколами PCI Express и Base-T Ethernet. В общем, этот разъем – будущее, правда, продвигаемое пока что не столь активно. Причина – в огромном количестве устройств под старые разъемы, для подключения их придется покупать переходники и хабы.

Заключение. USB Type-C — что это, будущий властелин гаджетов?

Вполне возможно. Наличие единственного, универсального разъема – это, скорее благо. Возможность при помощи одного разъема подключить и питание, и флешку, и всякие другие устройства – заманчива. Есть только одно «но».

В случае, если через порт подключается питание, или с его помощью запитываются другие устройства, причем на больших мощностях, то следует обратить особое внимание на качество используемых проводов, адаптеров и хабов. Низкокачественные изделия фирмы «дядюшки Ляо» могут привести к неприятным последствиям в виде сгоревших устройств с последующим дорогостоящим ремонтом.

Высоких скоростей вам, дорогие читатели, и безопасного подключения!

Индустрия стоит на пороге очередных изменений. В ближайшие годы готовьтесь выбросить все свои кабели USB и HDMI. Им на смену придет интерфейс USB Type-C. Новый формат выглядит просто блестяще на бумаге, но в реальной жизни пока что к нему много вопросов. Главный из них - когда же на него переходить? Сейчас во всем разберемся.

Почему за USB Type-C будущее?

Ситуация очевидна. Дело в универсальности формата, а это всегда плюс. Что сейчас может обычный USB? Только передавать данные. Для подключения монитора и зарядки ноутбука требуются отдельные интерфейсы (HDMI, VGA, DVI), что неудобно.

Type-C позволяет делать все и сразу. Кроме передачи файлов на скорости до 10 ГБ/с, интерфейс может транслировать изображение в качестве 5К (5120х2880 пикселей), питать устройства с потреблением до 100 Вт и напряжением до 20 В. И все это - одновременно. К тому же разъем сам по себе маленький (8,4 х 2,6 мм) и двусторонний. Уйдут в прошлое попытки вслепую подключить флешку или поставить смартфон на зарядку в темноте, когда microUSB никак не хочет влезать в разъем.

С чего все началось?

Тренд задала Apple — компания, которую многие сейчас ругают за неспособность удивлять, или делать это очень странным способом: внедряя инновации, которые оборачиваются головной болью для покупателей.

В 2015 году купертинцы представили новый Macbook. Модель явно планировалась на замену Macbook Air, которые уже порядком приелись и устарели. Особенно плохо смотрятся их TFT-матрицы экранов, в то время как остальные продукты щеголяют Retina-дисплеями. Так вот, в свежем Macbook, кроме 3,5-мм разъема под наушники, был только один выход - USB Type-C. Осенью 2016 года Apple показала новые поколения Macbook Pro, у которых уже четыре аналогичных порта и нет других интерфейсов (лишь mini-jack сохранили).

Другие производители тоже подтягиваются: ноутбуки с USB Type-C выпускают HP, ASUS, Dell, MSI. Но эти компании пошли более безопасным методом. Наравне с USB Type-C в их устройствах есть и привычные USB 3.0, HDMI, слот под SD-карты. Apple же режет, не дожидаясь перитонита.

Стоп, но Apple же пару лет назад представила Lightning…

Да, но этот интерфейс используется только в iPhone и iPad. И мы почти уверены, что компания полностью перейдет к USB Type-C в смартфонах с планшетами через пару лет.

Устройства других производителей (Google Nexus 5X и Pixel, ASUS Zenfone 3) уже получили новый стандарт. Так что у нас есть шанс дожить до того светлого дня, когда любой мобильник, ноутбук или другой гаджет можно будет зарядить через один кабель.

Но Apple не может так быстро похоронить Lightning. Когда с релизом iPhone 5 компания заявила, что громоздкий 30-пиновый разъем ушел в прошлое, форумы разрывались от негодования пользователей: что делать с купленными док-станциями и акустическими системами? Постепенно все смирились и перешли на компактный интерфейс. Но если спустя пять лет людям опять заявят о смене формата, мало Apple не покажется, а . К тому же Lightning - их собственный стандарт, и отказываться от родного особенно трудно. Вероятно, его унифицируют с USB Type-C, как это произошло с Thunderbolt 3.

А в чем конкретно проблема с USB Type-C?

Проблема не столько в разъеме, сколько в периферии. Существует всего несколько мониторов с этим интерфейсом, и дешевыми их не назовешь. То же самое с флешками, винчестерами, аккумуляторами - они есть, но выбор сильно ограничен.

Вряд ли многие люди могут за один раз капитально обновить свою технику - это потянет на весьма приличную цифру. Значит, требуются Type-C переходник. И как раз в этом заключается главная проблема.

Во-первых, нужно Type-C адаптеры купить, а оригинальные переходники, особенно от Apple, стоят неприлично много. Доставайте калькулятор: USB-C/Lightning (для подключения к iPhone/iPad) - 1590 рублей; USB-C/HDMI, USB-C, USB 3.0 - 4090 рублей; переходник с USB Type-C на обычный USB - 799 рублей. Вставить в ноутбук флешку с фотоаппарата тоже не сможете - опять доставайте деньги на переходник (Sandisk USB Type-С адаптер стоит, например, около 1800 рублей). Минимально необходимый набор дополнительных приспособлений обойдется в 6-7 тысяч рублей. Правда, можно отыскать настоящий комбайн, в котором сразу будет и USB 3.0, и LAN-выход, и HDMI, и слот для карты памяти.

Так что пока USB Type-C не облегчает жизнь, а только добавляет проблем. Например, фотографы не могут быстро сбросить снимки с камеры на ноутбук. Если на работе попросили записать что-нибудь на флешку, то либо постоянно носите с собой переходник, либо покупайте накопитель с двумя интерфейсами (такие, к счастью, есть), либо извиняющимся тоном говорите «Я тут это, на пике прогресса: только USB-C».

Но USB Type-C неизбежно станет массовым. Упорно сидеть на USB 3.0 не получится: еще пару лет производители точно будут выпускать решения с привычными разъемами, но постепенно людей вынудят переходить к новому стандарту. К счастью, потом сделать это будет дешевле, чем сейчас.

Так переходить на USB Type-C или как?

Переход на USB Type-C зависит от вашей специфики работы с устройствами. Например, если ноутбук используется как максимально мобильный гаджет, данные между устройствами перебрасываются по Wi-Fi, а единственный провод, который подключаете к нему - зарядный, то проблем с новым интерфейсом у вас не возникнет.

В крайнем случае потребуется купить один адаптер, в котором есть разъем под привычный USB и HDMI. Смартфон от Apple, например, можно подсоединить через USB к этому адаптеру, а не покупать переходник Lighting/USB-C.

Но если вам потребуется одновременно использовать много портов: HDMI, слот для SD-карты, 2-3 USB, придется изгаляться. Но вряд ли большое количество пользователей столько всего подключает к своему ноутбуку за один раз. К тому же в Macbook Pro, например, сразу четыре разъема. Присоединив ноутбук к телевизору, поставив его на зарядку и подключив флешку к тройному адаптеру (за 4090 рублей), вы оставите в своем распоряжении еще три свободных порта.

А есть дешевые адаптеры для USB Type-C?

Умельцы из Китая не покладая рук изобретают все более дешевые и универсальные переходники. Но надо быть осторожным при их покупке. Бюджетные варианты могут спалить устройство при подключении, подав слишком большую силу тока. Адаптеры от известных производителей оснащены надежной защитой, которая не допустит уничтожения смартфона или ноутбука.

Подозрительно дешевые варианты лучше обходить стороной. Moshi, HyperDrive, Choetech, SanDisk - можно обратить внимание на продукцию этих компаний. Но стопроцентное качество и надежность обеспечат только фирменные адаптеры производителей, а не сторонних брендов. К слову, интересную штуку выпускает Griffin - зарядный провод на магните, как в теперь уже старых Macbook. Если заденете его, ноутбук не грохнется на пол - кабель просто отсоединится, а в ноутбуке останется маленький хвост с USB Type-C.

Делаем выводы:

Будущее за USB Type-C - это безусловно. Хочется верить, что массовое распространение интерфейс получит уже скоро. Но если требуется частое подключение разных устройств (флешки, пауэр-банки, мониторы, сетевые кабели), то не спешите. Сперва найдите полностью устраивающие вас адаптеры и прикиньте их стоимость, а также сколько переходников вам придется носить с собой постоянно.

Пользователям мобильных устройств в 2000-х пришлось нелегко – они были вынуждены мириться с так называемой проприетарностью . Телефоны каждого из производителей оснащались уникальными разъёмами для зарядки – как следствие, ЗУ, например, для Nokia не работало с телефоном Motorola . Доходило и до абсурда – когда для двух телефонов одного производителя (финского) приходилось искать различные зарядные устройства. Недовольство пользователей оказалось настолько сильным, что вмешаться был вынужден Европарламент.

Сейчас ситуация в корне иная: практически все производители смартфонов оснащают свои гаджеты портами под зарядные устройства одного типа . Пользователю больше не приходится покупать новое ЗУ «в довесок» к телефону.

Кабели USB можно применять не только для передачи данных с ПК на гаджет, но и для зарядки мобильного устройства. Смартфоны способны пополнять «запасы» аккумулятора как от розетки, так и от компьютера, однако во втором случае зарядка займёт существенно больше времени. Традиционный кабель USB для смартфона с Android или с Windows Phone выглядит следующим образом:

На одном из его концов присутствует стандартный штекер USB 2.0 Type-A :

Этот штекер вставляется в USB-порт на компьютере или ноутбуке.

На втором конце провода – штекер microUSB .

Он, соответственно, вставляется в разъём микро-USB на мобильном устройстве.

Именно micro-USB 2.0 является сейчас унифицированным разъёмом: встретить его можно на смартфонах и планшетах почти всех производителей мобильной техники (за исключением Apple). Соглашение о стандартизации интерфейсов было подписано в 2011 году представителями 13-и компаний, лидирующих на мобильном рынке.

На Micro-USB выбор пал по ряду причин:

• Разъём компактен . Его физические размеры составляют всего лишь 2×7 миллиметров – это примерно в 4 раза меньше, чем у USB 2.0 Type-A .
• Штекер прочен – особенно если сравнивать с тонкой зарядкой Nokia.
• Разъём способен обеспечивать высокую скорость передачи данных. Теоретически скорость передачи через Micro-USB при использовании стандарта 2.0 может достигать 480 Мбит/сек. Фактическая скорость гораздо ниже (10-12 Мбит/сек в режиме Full Speed ), однако пользователям это редко доставляет неудобства.
• Разъём поддерживает функцию OTG . Подробнее о том, какие преимущества это даёт, расскажем позже.

Конкуренцию micro-USB в борьбе за роль стандартного разъёма мог навязать Mini-USB . Мини-штекер выглядит так:

Этот вид USB-разъёма не подошёл в качестве стандартного, и вот почему:

• Разъём больше по размерам – пусть и ненамного. Величина его – 3×7 миллиметров.
• Разъём достаточно хрупкий – из-за отсутствия жёстких креплений он очень быстро расшатывается. Вследствие этого передача данных через кабель становится для пользователя настоящим мучением.

В 2000-х разъём вида mini-USB можно было встретить на смартфонах производителей «второго сорта» — скажем, Philips и Alcatel . Сейчас мобильных гаджетов с мини-разъёмом на рынке не найдёшь.

Помимо тех USB-разъёмов, о которых мы упомянули (Micro-USB, Mini-USB, USB Type-A), есть и другие. Например, micro-USB стандарта 3.0 может использоваться для подключения к ПК жёстких дисков, а USB Type-B (квадратной формы) – для музыкальных инструментов (в частности, MIDI-клавиатуры). К мобильной технике эти разъёмы не имеют прямого отношения (если не считать Galaxy Note 3 c USB 3.0), поэтому более подробно мы о них рассказывать не будем.

Какими бывают USB-кабели для смартфонов?

Благодаря неистощимой фантазии китайских рукодельцев пользователи мобильной техники могут купить кабели совершенно разных формаций. Например, в эпоху проприетарности невероятной популярностью пользовался такой вот «монстр»:

Да, эта зарядка подходила ко всем основным разъёмам!

Подобные «мультитулы» и сейчас есть в продаже, однако штекеров у них поубавилось. Вот зарядка 4-в-1 , которую можно заказать на дешевле, чем за 200 рублей:

Эта зарядка оснащена всеми современными штекерами – Lightning, 30Pin (оба для iPhone), microUSB, USB 3.0. Однозначно, «must-have» для пользователя!

Есть и другие любопытные варианты. Вот кабель от OATSBASF для тех, кто терпеть не может кабели:

Этот кабель позволяет подзаряжать от компьютера два мобильных устройства одновременно (например, 5-ый Айфон и Android) и имеет очень соблазнительную цену – чуть более 100 рублей.

В отечественных магазинах и салонах пользователь, конечно же, не найдёт такого изобилия разнообразных кабелей, как на страницах каталогов GearBest и AliExpress . Кроме того, Data-оборудование в рознице стоит существенно дороже. По этим двум причинам пользователям рекомендуется заказывать USB-кабели именно из Китая.

Что такое стандарт OTG?

Наверняка многие видели такой кабель и задумывались, для чего он нужен:

Это кабель OTG ; на одном его конце — штекер micro-USB , на втором – разъём USB 2.0 , «мама». С помощью такого кабеля к смартфону или планшету можно подключить USB-флэшку, но только в том случае, если само мобильное устройство поддерживает стандарт OTG .

OTG (сокращение от On-The-Go ) – это функция, предназначенная для быстрого соединения 2-х USB-устройств друг с другом, без посредничества компьютера. Подключить по OTG можно не только флэшку (хотя это, конечно, самый распространённый случай), но также, например, и компьютерную мышку, клавиатуру, внешний жёсткий диск, игровой руль, джойстик. Получится даже подсоединить смартфон к принтеру или МФУ, чтобы распечатать снимок, сделанный на камеру гаджета.

Кабели OTG для iPhone уже тоже появились, однако загрузить на «яблочное» устройство (без джейлбрейка) с внешнего носителя получается только фото и видео – и то лишь тогда, когда корневые папки на флэшке и сами фотографии имеют «правильные» названия.

Полного перечня смартфонов, поддерживающих функцию OTG , нет – просто потому, что наличием этого стандарта способны похвастать почти все современные гаджеты и список был бы огромен. Тем не менее, покупателю, намеревающемуся подключать к девайсу мышь или флэшку, стоит осведомиться у консультанта салона-магазина о поддержке OTG до того, как отдавать деньги – «на всякий пожарный».

USB Type-C: в чём преимущества?

Переход с micro-USB на – это новый тренд рынка мобильной электроники! Производители активно осваивают технологию и оснащают свои флагманские модели усовершенствованными разъёмами для зарядки и передачи данных. USB Type-C долго ждал «в тени»: разъём был создан ещё в 2013 году, однако только в 2016-м лидеры рынка обратили на него внимание.

Выглядит USB Type-C так:

В чём же заключаются преимущества Type-C перед привычным всем micro-USB ?

• Высокая скорость передачи данных . Пропускная способность Type-C равняется 10 Гб/сек (!). Но это только пропускная способность : в действительности на такую скорость смогут рассчитывать лишь владельцы смартфонов со стандартом USB 3.1 – например, Nexus 6P и 5X . Если гаджет использует стандарт USB 3.0 , скорость окажется на отметке примерно в 5 Гб/сек; при USB 2.0 передача данных будет происходить существенно медленнее.
• Быстрая зарядка . Продолжительность процедуры зарядки смартфона зависит от потенциального количества Вт, которые поставляются разъёмом. USB стандарта 2.0 способно подавать всего 2.5 Вт – оттого зарядка и длится часы. Разъём USB Type-C обеспечивает 100 Вт – то есть в 40 раз (!) больше. Любопытно то, что передача тока может происходить в обе стороны – как к хосту, так и от него.
• Симметричность коннектора . Если у коннектора micro-USB есть верх и низ, то коннектор Type-C симметричен. Какой стороной его вставлять в разъём, значения не имеет. С этой точки зрения технология USB Type-C похожа на Lightning от Apple.

Достоинством Type-C является также небольшая величина разъёма – всего лишь 8.4×2.6 миллиметра. По этому критерию технологии micro-USB и USB Type-C схожи.

У USB Type-C есть и недостатки, один из которых более чем существенный. Из-за нерегулируемой работы коннектора зарядка запросто может «поджарить» мобильное устройство. Такая вероятность не является чисто теоретической – возгорания случались и на практике. Именно по этой причине распространение неоригинальных, «кустарных» кабелей и зарядок USB Type-C Type-C и принять решение об отказе от стандартного разъёма. При этом Рэйвенкрафт допускает, что, возможно, полного замещения USB-A не произойдёт никогда.

Редко бывает, что одна лишняя буква в названии стандарта грозит совершить революцию в мире интерфейсов передачи данных и гаджетов, но появление последней разновидности USB 3.1 Type-C похоже как раз тот случай. Что же нам обещает принести очередное обновление старого доброго USB интерфейса?

• Скорость передачи данных до 10 GBps
• Возможность запитывания от порта устройств с потребляемой мощностью вплоть до 100Вт
• Размеры коннектора сравнимые с micro-USB
• Симметричность разъёма - у него не существует верха и низа, а значит нет ключа, который часто приводит к повреждениям как самих разъёмов, так и подключаемых через них гаджетов
• С помощью данного интерфейса можно запитывать устройства с напряжением вплоть до 20 вольт
• Больше не существует разных типов коннекторов - А и В. На обоих концах кабеля стоят совершенно одинаковые разъёмы. Как данные так и питающее напряжение могут передаваться через один и тот же разъём в обоих направлениях. В зависимости от ситуации каждый разъём может выступать в роли ведущего или ведомого
• Нам обещают, что конструкция разъёма способна выдерживать до 10 000 подключений
• Возможно использование этого интерфейса для непосредственного подключения вместо некоторых других широко распространённых интерфейсов для быстрого обмена данными.
• Стандарт совместим сверху вниз как c обычным USB 3 интерфейсом, так и с его младшими братьями. Конечно не на прямую, но с помощью переходника через него возможно подключение скажем USB 2.0 диска

Под катом постараюсь разобрать тему по косточкам - начиная от конструкции разъёма и кабеля, и заканчивая кратким обзором профилей оборудования и новинок чипов для поддержки возможностей данного интерфейса. Я долго думал на какой площадке размещать статью, ведь все предыдущие касающиеся этой темы выходили на GT, но в моей публикации так много технических деталей, что она будет полезней не гикам, а потенциальным разработчикам, которым уже сегодня стоит начинать к нему присматриваться. Поэтому рискнул поселить статью тут.

Не буду касаться истории развития USB интерфейса, эта тема не плохо развита в данном комиксе в смысле истории в картинках

Электроника - наука о контактах

Для начала сравнительные фото сегодняшнего героя в компании заслуженных предков.

Коннектор USB Type-C немного крупнее привычного USB 2.0 Micro-B, однако заметно компактнее сдвоенного USB 3.0 Micro-B, не говоря уже о классическом USB Type-A.
Габариты разъема (8,34×2,56 мм) позволяют без особых сложностей использовать его для устройств любого класса, включая смартфоны и планшеты.

Сигнальные и силовые выводы размещены на пластиковой вставке пожалуй это самое слабое его место в центральной части разъёма. Контактная группа USB Type-C содержит 24 вывода. Напомню, что у USB 1.0/2.0 имелось всего 4 контакта, а разъемам USB 3.0 потребовалось уже 9 выводов.

Если внимательно присмотреться к рисунку слева, то видно, что контакты имеют разную длину. Это обеспечивает их замыкание в определённой последовательности. На рисунке в центре мы видим наличие защёлок, которые должны удерживать воткнутый кабель и обеспечивать тактильный щелчок в процессе соединения-рассоединения. На правом графике изображена зависимость усилия в процессе вставки-вынимания разъёма.

Пики, которые мы видим на нём - это моменты срабатывания защёлки.

Можно констатировать, что разработчики стандарта сделали если не всё, то почти всё, чтобы разъём стал максимально удобным и надёжным: он вставляется любым концом и любой стороной с ощутимым щелчком. По их мнению, он способен пережить эту процедуру более 10 тысяч раз.

Многоликий симметричный янус

Крайне приятной и полезной особенностью USB-C стал симметричный дизайн разъёма, позволяющий подключать его к порту любой стороной. Достигается это благодаря симметричному расположению его выводов.

По краям расположены выводы земли. Плюсовые контакты питания также расположены симметрично. В центре находятся контакты, отвечающие за совместимость с интерфейсом USB2 и младше. Им повезло больше всего - они дублируются и поэтому поворот на 180 градусов при соединении не страшен. Синим цветом помечены выводы, отвечающие за высокоскоростной обмен данными. Как мы видим тут всё хитрее. Если мы повернём разъём, то к примеру, выход TX1 поменяется местами с TX2, но одновременно и место входа RX1 займёт RX2.

Выводы Secondary Bus и USB Power Delivery Communication служебные и предназначены для общения между собой двух соединяемых устройств. Ведь им необходимо очень о многом друг другу рассказать, прежде чем начать обмен, но об этом позже.

А пока ещё об одной особенности. Порт USB Type-C изначально разрабатывался в качестве универсального решения. Помимо непосредственной передачи данных по USB, он может также использоваться в альтернативном режиме (Alternate Mode) для реализации сторонних интерфейсов. Такую гибкость USB Type-C использовала ассоциация VESA, внедрив возможность передачи видеопотока посредством DisplayPort Alt Mode.

USB Type-C располагает четырьмя высокоскоростными линиями (парами) Super Speed USB. Если две из них выделяются на нужды DisplayPort, этого достаточно для получения картинки с разрешением 3840×2160. При этом не страдает скорость передачи данных по USB. На пике это все те же 10 Гб/с (для USB 3.1 Gen2). Также передача видеопотока никак не влияет на энергетические способности порта. На нужды DisplayPort может быть выделено даже 4 скоростные линии. В этом случае будут доступны разрешения вплоть до 5120×2880. В таком режиме остаются не задействованы линии USB 2.0, потому USB Type-C все еще сможет параллельно передавать данные, хотя уже с ограниченной скоростью.

В альтернативном режиме для передачи аудиопотока используются контакты SBU1/SBU2, которые преобразуются в каналы AUX+/AUX-. Для протокола USB они не задействуются, потому здесь тоже никаких дополнительных функциональных потерь.

При использовании интерфейса DisplayPort, коннектор USB Type-C по-прежнему можно подключать любой стороной. Необходимое сигнальное согласование предусмотрено изначально.

Подключение устройств с помощью HDMI, DVI и даже D-Sub (VGA) также возможно, но для этого понадобятся отдельные переходники, однако это должны быть активные адаптеры, так как для DisplayPort Alt Mode, не поддерживается режим Dual-Mode Display Port (DP++).

Альтернативный режим USB Type-C может быть использован отнюдь не только для протокола DisplayPort. Возможно, вскоре мы узнаем о том, что данный порт научился, например, передавать данные с помощью PCI Express или Ethernet.

И этому дала, и тому дала. В общем… о питании.

Еще одна важная особенность, которую привносит USB Type-C – возможность передачи по нему энергии мощностью до 100 Вт. Этого хватит не только для питания/зарядки мобильных устройств, но и для работы ноутбуков, мониторов, а если пофантазировать, то и небольшого лабораторного источника питания.

При появлении шины USB, передача энергии была важной, но всё же второстепенной её функцией. Порт USB 1.0 обеспечивал всего 0,75 Вт (0,15 А, 5 В). Достаточно для работы мыши и клавиатуры, но не более того. Для USB 2.0 номинальная сила тока была увеличена до 0,5 А, что позволило получать от неё уже 2,5 Ватта для питания, например, внешних жестких дисков формата 2,5”. Для USB 3.0 номинально предусмотрена сила тока в 0,9 А, что при неизменном напряжении питания в 5В гарантирует мощность в 4,5 Вт. Специальные усиленные разъемы на материнских платах или ноутбуках способны были выдавать до 1,5 А для ускорения зарядки подключенных мобильных устройств, но и это “всего лишь” 7,5 Вт. На фоне этих цифр возможность передачи 100 Вт выглядит чем-то фантастическим.

Для того чтобы наполнить такой энергией порт USB Type-C служит поддержка спецификации USB Power Delivery 2.0 (USB PD). Если таковой нет, порт USB Type-C штатно сможет выдать на гора 7,5 Вт (1,5 А, 5 В) или 15 Вт (3А, 5 В) в зависимости от конфигурации. Для подробного описания этой спецификации в данной статье недостаточно места, да и всё равно я не сделаю это лучше, чем уважаемый stpark в своей замечательной статье .

Однако, совсем обойти эту архиважную тему не получится.

Для того, чтобы обеспечить мощность в 100 ватт при напряжении пять вольт потребуется ток в 20 ампер! Такое при габаритах кабеля USB Type-C возможно пожалуй только если изготовить его из сверхпроводника! Боюсь, что сегодня это будет обходиться пользователям дороговато, поэтому разработчики стандарта пошли по другому пути. Они увеличили напряжение питания до 20 Вольт. “Позвольте, но ведь оно выжжет напрочь мой любимый планшет” - воскликните вы, и будете совершенно правы. Для того, чтобы не пасть жертвой разъярённых пользователей, инженеры задумали хитрый трюк - они ввели систему силовых профилей. Перед соединением любое устройство находится в стандартном режиме. Напряжение в нём ограничено пятью вольтами, а ток двумя амперами. Для соединения с устройствами старого типа этим режимом всё и закончится, а вот для более продвинутых случаев, после обмена данными, устройства переходят в другой согласованный режим работы с расширенными возможностями. Чтобы познакомиться с основными существующими режимами глянем на таблицу.

Профиль 1 гарантирует возможность передачи 10 Вт энергии, второй уже – 18 Вт, третий – 36 Вт, четвёртый целых – 60 Вт, ну а пятый нашу заветную сотню! Порт, соответствующий профилю более высокого уровня, поддерживает все состояния предыдущих по нисходящей. В качестве опорных напряжений выбраны 5В, 12В и 20В. Использование 5В необходимо для совместимости с огромным парком имеющейся USB-периферии. 12В – стандартное напряжение питания различных компонентов систем. 20В предложено с учетом того, что для зарядки аккумуляторов большинства ноутбуков используются внешние БП на 19–20В.

Пара слов о кабелях!

Поддержка описываемого в статье формата в полном объёме потребует огромной работы не только программистов, но и производителей электроники. Потребуется разработать и развернуть производство очень большого количества компонентов. Самое очевидное это разъёмы. Для того, чтобы выдерживать высокие токи питающего напряжения, не оказывать помех передаче сигналов очень высокой частоты, да ещё при этом не выходить из строя после второго коннекта и не вываливаться в самый неподходящий момент, качество их изготовления должно быть радикально выше по сравнению с форматом USB 2.

Для совмещения передачи энергии большой мощности и сигналом с гигабитным трафиком, производителям кабелей придётся серьёзно напрячься.

Полюбуйтесь, как выглядит подходящий для нашей задачи кабель в разрезе.

Кстати, об ограничениях на длину кабелей при использовании интерфейса USB 3.1. Для передачи данных без существенных потерь на скоростях до 10 Гб/c (Gen 2) длина кабеля c разъемами USB Type-C не должна превышать 1 метр, для соединения на скорости до 5 Гб/c (Gen 1) – 2 метра.

Схемотехники производителей материнских плат, докстанций и ноутбуков долго будут ломать голову, как сгенерировать мощность порядка сотни ватт, а трассировщики, как подвести её к разъёму USB Type-C.

Производители чипов на низком старте.

Симметричное подсоединение и работа сигнальных линий в разных режимах потребует применения микросхем высокоскоростных коммутаторов сигналов. Сегодня уже появились первые ласточки. Вот, например, коммутатор от фирмы Texas Instruments, который поддерживает работу в устройствах как в режиме хоста так и ведомого устройства. Он способен коммутировать линии дифференциальных пар с частотой сигнала вплоть до 5ГГц.

При этом размеры чипа HDC3SS460 3.5 на 5.5 мм и в режиме покоя он потребляет ток порядка 1 микроампера. В активном же режиме - меньше миллиампера. Существуют и более продвинутые решения, например чипы производства NXP поддерживают частоту обмена до 10 ГГц.

Стали появляться и менеджеры питания, совмещённые с цепями защиты сигнальных линий от статики, например вот такое изделие от NXP

Оно предназначено для корректной обработки момента подключения разъёма, а так же размыкания цепи питания в случае неполадок. Данный чип уже поддерживает напряжение на VBUS до 30 вольт, а вот с максимальным коммутируемым током всё много хуже - он не должен превышать 1 ампера, что и понятно, учитывая габариты - 1.4 на 1.7 мм!

Безусловным лидером в этой области выступила Cypress, которая выпустила специализированный микроконтроллер с ядром ARM Cortex M0 поддерживающий все пять возможных для стандарта профилей питания.

Типичная схема включения для использования в ноутбуке даёт о нём некоторое представление, а подробнее с ним можно будет ознакомиться скачав даташит.

В отличие от чипа NXP он ориентирован на управление внешними силовыми ключами и поэтому может обеспечить коммутацию требуемых токов и напряжений, не смотря на свои малые размеры.

Внимание, Важная особенность для тех кто уже торопится заказать первые образцы - микроконтроллер не имеет USB интерфейса и не является полным и законченным решением. Он может служить только в качестве менеджера питания. В данный момент открыт предзаказ на поставку образцов и демонстрационных плат. Судьба этого микроконтроллера видимо будет во многом зависеть от того, снабдит ли фирма - производитель разработчиков референсными библиотеками для его использования в разных режимах.

Тот факт, что уже для него уже создано несколько демокитов сильно повышает вероятность последнего.

Лифт в небеса или Вавилонская башня.

Итак сегодня полностью сложилась революционная ситуация. Верхи не могут, а низы не хотят жить по старому. Всем надоела неразбериха с огромным количеством кабелей, зарядных устройств, блоков питания и их низкая надёжность.

Новый стандарт породил невиданную активность. Флагманы электронной индустрии - Apple, Nokia, Asus готовят к выпуску свои первые гаджеты с поддержкой USB Type-C. Китайцы уже штампуют кабели и переходники. На подходе докстанции и хабы с поддержкой высокой нагрузки по мощности. Производители чипов разрабатывают новые микросхемы и думают как бы запихнуть драйвер нового порта в микроконтроллер. Маркетологи решают куда воткнуть новый разъём, а инженеры чешут репу пытаясь реализовать многопрофильные устройства из уже имеющихся электронных компонентов.

Пока не ясно только одно. Что мы получим в результате? Удобный и надёжный разъём, который заменит львиную долю интерфейсов и найдёт повседневное применение, или вавилонское столпотворение, ведь ситуация может начать развиваться по не самому благоприятному сценарию:

Пользователи могут окончательно запутаться в многочисленных спецификациях и кабелях, которые будут выглядеть с виду совершенно одинаково, но при этом будут сертифицированы только под определённые профили. Попробуй разберись с ходу со всеми этими маркировками.

Но даже если получится, то это вряд ли решит проблему - китайцы без зазрения совести легко поставят на любой шнур любой значок. А если надо, то до кучи на каждую сторону одного кабеля разные, их не смутит даже если они будут взаимоисключающими.

Рынок наводнится невероятным количеством переходников разного калибра и сомнительного качества.

Пытаясь подключить одно устройство к другому никогда в результате не будешь знать к какому результату этот процесс приведёт и из-за чего коннект либо вовсе отсутствует, либо всё жутко глючит. То ли один из гаджетов не поддерживает нужный профиль, то ли поддерживает но не слишком корректно, то ли вместо качественного кабеля попалась его грубая китайской подделка. А что прикажете делать, если вдруг на вашем ноутбуке выйдет из строя единственный оставшийся на нём разъём?

До новых встреч.

P.S. Новый стандарт уже приводит к появлению весьма экзотических устройств. Так анонсирован кабель 100 метровой длины, который вроде бы никак не вписывается в стандарты. Вся фишка в том, что он активный. На обоих своих концах кабель имеет преобразователь сигналов USB3 интерфейса в оптический. Сигнал передаётся по оптике и на выходе конвертируется назад. Естественно он не передают энергию, а только данные. При этом каждый из преобразователей на его концах питается от разъёма к которому подключен.
Думаю, что в скором времени для подтверждения подлинности уважающие себя фирмы начнут вставлять в кабели активные метки. Проблема хабов породит невиданную активность у разработчиков и производителей DC-DC преобразователей. Как справедливо заметил уважаемый пользователь