Для чего в ноутбуке type c. Зачем нужен USB Type-C и в каких устройствах он уже есть? USB Type-C не значит «быстрая зарядка»

Последние изменения и улучшения технологии USB расширяют выбор интерфейсов для пользователей. Вначале форум по внедрению USB (USB Implementers Forum) переименовал интерфейс USB 3.0 в USB 3.1 Gen 1. При этом технические характеристики интерфейса остались прежними. Затем форум представил USB 3.1 Gen 2 и новый тип физического разъема, который получил название — USB Type C. Мы решили пролить свет на ситуацию вокруг этих стандартов и разъемов.

Технология USB 3.1

В настоящее время технология USB 3.1 Gen 1 (бывш. USB 3.0) поддерживается как стандарт новейшими операционными системами MacOS, Linux и Windows. Интерфейс обеспечивает максимальную теоретическую пропускную способность 5 Гбит/с и актуальную до 3,4 Гбит/с и до 900 мА тока для устройств. В отличие от USB 2.0 версия 3.1 работает в полнодуплексном режиме, другими словами, возможна одновременная отправка и прием данных.

USB 3.1 Gen 2 предлагает пользователям пропускную способность вдвое больше, чем Gen 1: 10 Гбит/с. USB 3.1 Gen 2 не является стандартом для Intel или AMD, но может поддерживаться сторонними драйверами и контроллерами. И хотя Gen 2 получил небольшие изменения протокола, он поддерживает обратную совместимость с Gen 1.

Сфера применения USB 3.1

Итак, технология USB 3.1 предоставляет пользователю значительно увеличенную производительность по сравнению с USB 2.0. При использовании съёмных накопителей будет обеспечена более быстрая передача данных: больших видеофайлов и изображений. USB 3.1 обеспечит поддержку высоких разрешений и частоты кадров для камер, используемых в системах машинного зрения на производственных линиях. Соответственно, и PTZ камеры, используемые как в системах видеонаблюдения, так и в системах видеоконференцсвязи без использования аппаратного кодека, могут поддерживать разрешение 1080p60 и выше. Несомненно, это улучшает качество и уменьшает стоимость систем для видеоконференций, а также позволяет пользователям подключать свои собственные устройства к Skype и WebEx.

Схема расположения выводов USB 3.1

Как и USB 3.0, USB 3.1 получил дополнительные контакты для поддержки SuperSpeed. Контакты D+ и D- остались прежними, включая (power) и (ground). Для обслуживания шины SuperSpeed были добавлены две дополнительные витые пары, которые и обеспечивают двунаправленную передачу данных SuperSpeed: StdA_SSRX+ and StdA_SSRX- (прием) и SSTX+ and StdA_SSTX (передача).

USB Type C

Новый тип физического разъема привносит значительные качественные изменения, которые выделяют его на фоне USB 3.1 Gen 1 и Gen 2. Type C поддерживает передачу данных со скоростью до 40 Гбит/с (альтернативный режим Thunderbolt 3) и тока с мощностью до 100 Ватт. Многие уже оценили форму разъема: его можно вставлять любой стороной. И коннектор, и соединитель получились довольно компактными и намного более прочными, чем альтернативы, например, micro USB. Кабели получили маркировку электронным чипом для правильного использования и предотвращения ситуаций, когда он не совместим или передаётся слишком большая мощность на устройство, которое ее не поддерживает. Type C обратно совместим с USB 2.0, 3.1 Gen 1 и 3.1 Gen 2.

Type C может как потреблять, так и обеспечивать питание. Один и тот же порт может использоваться как для подключения флеш накопителя, так и для зарядки ноутбука. Кроме этого, зарядка от Type C таких устройств, как смартфоны и планшеты, происходит быстрее.

Альтернативные режимы

USB Type C может работать в так называемых альтернативных режимах, которые позволяют передавать через разъем и кабели не только USB данные. При этом задействуются другие физические протоколы, и с каждым из них обеспечивается передача тока с мощностью до 100 Ватт.

• Альтернативный режим DisplayPort – поддержка передачи видео с разрешением до 4Kp60 4:4:4 с версией DisplayPort 1.3. Одновременная передача USB 3.1 Gen 2 и USB 2.0.
• Альтернативный режим Mobil High-Definition Link (MHL) — поддержка передачи видео с разрешением до 4Kp60 (1 линия) или до 8Kp60 (4 линии) с использованием MHL 1.0, поддержка USB 2.0 и 3.1 в зависимости от конфигурации.
• Альтернативный режим Thunderbolt 3 – поддержка до двух дисплеев с разрешением до 4Kp60, передача PCIe 3.0, DisplayPort, USB 2.0 и 3.1, в зависимости от конфигурации.
• Альтернативный режим HDMI – поддержка спецификации HDMI 1.4b (4Kp30, 4Kp60 4:2:0), без поддержки одновременной передачи USB 3.1 в любой конфигурации.

Тенденции вокруг USB-C

Особенности и преимущества USB Type C, безусловно, отразятся на увеличении присутствия разъема в мобильных устройствах и ноутбуках. Среди устройств с данным типом разъема ожидаются флеш накопители, различные док-станции, мониторы и адаптеры для устаревших интерфейсов. К 2019 году ожидается поставка до двух миллиардов самых разных устройств.

Новые стандарты постоянно заменяют старые. И вот настало время для действительно значительного перехода, ведь началось внедрение нового формата самого распространенного порта - USB. Давайте же выясним, что же принесет нам новоявленный Type-C.

На деле сам формат был утвержден уже довольно давно. В свое время мы даже на нашем сайте. Но путь стандарта в окончательные пользовательские устройства довольно непрост. Такие вещи как порты должны закладываться в производство на довольно раннем уровне, так что логично, что только сейчас начали появляться первые реальные гаджеты с обсуждаемым портом.

Первым более-менее крупным коммерческим устройством с USB Type-C на борту был планшет . Хоть он и был анонсирован еще в ноябре прошлого года, но в продажу в Китае поступил только . А буквально на днях сразу два крупнейших IT-гиганта анонсировали свои новые ноутбуки, которые также оборудованы новым стандартом USB. Это новый от Apple и новый от Google. И если в хромбуке новых портов два, которые сопровождаются двумя “старыми” USB, то в Макбуке он вовсе единственный, если не считать комбинированный 3,5 мм jack.

Выпуск устройств с новым стандартом портов такими крупными компаниями означает, что рынок периферии, ради которой и задумываются какие-либо порты, получит сильный толчок. Даже несмотря на то, что оба вышеупомянутых ноутбука будут весьма нишевыми устройствами.

Так что же можно будет делать с помощью нового стандарта USB? Для начала, давайте проясним матчасть. Новый разъем называется Type-C. Он маленький, тонкий и симметричный. Эдакая золотая середина между microUSB (он же Micro-B USB) и Lightning. Физические габариты его составят 8,4 мм на 2,6 мм.

Но при этом есть еще и новый стандарт USB 3.1 (это не то же самое, что разъем), который новым разъемом Type-C и поддерживается. В спецификациях был сделан большой шаг вперед. Если сравнивать с USB 3.0, то скорость передачи данных выросла в два раза, с 5 ГБит/с до 10 ГБит/с. Вместе с этим увеличилась и возможность передавать мощность. С помощью стандарта 3.1 можно передавать ток силой в 5 А при напряжении в 20 В. С помощью нехитрых вычислений это трансформируется в 100 Вт мощности. Для сравнения, USB 3.0 умел передавать 1,8 А при 5 В (9 Вт). Кроме этого USB 3.1 может передавать ток не только от хоста в получателю, но делать это в обе стороны, если это необходимо.

Теперь вернемся к вопросу, что же нам может дать новый стандарт USB. Как можно увидеть из спецификаций, теперь он действительно готов принять на себя абсолютно все функции, которые только можно принять. Когда человечество придумывало разъемы и штекеры, примерно в тот же момент должна была родиться мечта о том, чтобы в мире был всего один разъем и один штекер, для абсолютно любых целей. И сейчас эта мечта начинает обретать форму.

С помощью стандарта USB 3.1 можно передавать данные, подключать внешние дисплеи, подключать аудио-устройства, передавать заряд - т.е. новый стандарт имеет потенциал действительно заменить все существующие ныне порты.

Пусть новый 12″ MacBook и далает это несколько агрессивно, но он наглядно показывает, что одного порта вполне достаточно. Вернее, все наверняка в итоге поймут, что одного порта, наверное, мало (надо же как-то выгодно отличать второе поколение MacBook от первого, в конце концов), но вот одного вида портов - вполне. Особенно радует то, что теперь и зарядка будет универсальной. А это значит, что все ноутбуки можно будет зарядить ровно тем же кабелем, что и смартфон. Никаких больше проприетарных штекерочков, которые будут стоить как полноутбука, если их потерять. К тому же зарядные блоки станут меньше, аккуратнее и, опять же, будут подходить к любому устройству.

Большая проблема нового стандарта - отсутствие прямой обратной совместимости со старыми устройствами. Но все не так плохо, как многие думают. Возможен вариант кабелей с Type-C на одном конце и “старым” USB Type-A на другом. Естественно, при этом будут недоступны все плюшки 3.1, а будет лимитировано меньшим стандартом в цепи, но работать все будет и это положительный момент. Уже сейчас есть переходники. Тот, что от Apple, например, стоит $79, но это вовсе не значит, что все будет так плохо и китайцы оперативно не подтянутся.

Вряд ли все производители сейчас возьмут и поголовно решат отказаться от старых портов, но чем быстрее мы перейдем на новые, тем лучше. Спросите пользователей продукции Apple, жалеют ли они о переходе на Lightning? Уверен, что нет, хотя для многих он и был болезненным. Кстати, очень интересно, какой порт будет в новых iPad и iPhone, Lightning или все же USB-C?

В итоге мы имеем стандарт, который имеет все шансы напрочь убить всех конкурентов. Вполне возможно, что уже в самом ближайшем будущем нам будет достаточно одного тоненького кабеля, чтобы делать абсолютно все с абсолютно любым устройством. И это замечательно.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Почти два года назад мигрировал на USB Type-C и до сих пор не ослеп. Расскажу всю правду.

Рынок не готов

В 2015 году Apple представила публике - первый ноутбук с прогрессивным интерфейсом USB Type-C на борту. Тут бы в обморок от радости упасть, да только разъем оказался лишь один. Зато для всего и сразу, в том числе для зарядки лэптопа. За этот порт только ленивый не обругал алюминиевый гаджет, хотя я лично оказался именно среди таких. Не ругал, но опасался, что будут проблемы при активной эксплуатации устройства.

Опасался и все-таки решился на покупку. Уж очень аппарат понравился, фактически . Естественно, покупал сразу с переходником - самый простой Apple USB-C/USB. Так началась моя новая жизнь на стыке поколений, когда стандарт уже запущен в массы, да только рынок к этому еще не готов.

Спустя почти два года с момента релиза MacBook 12 рынок оказался все так же не готов к USB Type-C. Как минимум, такое впечатление может сложиться из-за реакции публики на использование тех же портов в новых MacBook Pro . Но зачастую это мнение теоретиков. На практике все несколько прозаичней. В данной статье поделюсь опытом использования ноутбука с USB Type-C - плюсы, минусы и стоит ли опасаться нового стандарта.

USB Type-C универсален, но тоже не совсем готов к рынку

Функциональность нового стандарта впечатляет и об этом написано много хороших статей, в том числе и . Если кратко и упрощенно, то разъем компактнее предшественника, вставлять можно любой стороной, поддерживается передача данных (до 10 Гбит/с или до 40 Гбит/с если речь о Thunderbolt 3), видео (вплоть до 5К), аудио и питания до 100 Вт включительно.

Круто? Не то слово!

Сложность лишь в том, что когда намешивают все и сразу, случаются накладки, проблемы и вопросы несовместимости. Самый простой пример - MacBook 12 и MacBook Pro 2016 , в которых вроде бы одинаковые разъемы, но по факту они там разные: классический USB Type-C и Thunderbolt 3 соответственно. Последний более прогрессивен, обладает обратной совместимостью, но не во всем. Есть с первым поколением чипсета USB-C от Texas Instruments (TPS65982). И это лишь верхушка айсберга.

Существует несколько стандартов для кабелей USB Type-C с поддержкой разной скорости передачи данных (от 480 Мбит/с до 10 Гбит/с), разного вольтажа по питанию или отсутствием силовых линий вовсе, с функцией передачи видео (через встроенный DisplayPort или альтернативный Alternate Mode) и без таковой. Все схемы и стандартны четко прописаны, да только подпольным китайским фабрикам плевать на них, ведь в приоритете цена. Как результат - дешевым кабелем можно .

Что мы имеем в итоге? Разъем один, он поддерживает много стандартов, умеет практически все, но есть и обратная сторона медали в виде большой путаницы среди кабелей и периферии. Провода одинаковые, а возможности разные. Разъем один и тот же, но не факт, что он умеет все заявленное в спецификациях стандарта. К слову, в новых MacBook Pro порты Thunderbolt 3 умеют действительно все, да только проблем с совместимостью это пока не решает.

Таковы реалии переходного периода, в которых мы оказались стараниями Apple. С другой стороны, не будь тяжелого кирзового сапога с логотипом надкусанного яблочка, время от времени пинающего рынок по филейным местам, кто знает, сколько бы еще наблюдалось засилье оптических приводов в ноутбуках и как быстро распространился бы Wi-Fi.

Давайте лучше взглянем на работу в USB Type-C в реальном мире и на реальном устройстве - действительно ли так страшен черт, как его малюют.

Два года жизни с USB Type-C

Каждая история строго индивидуальна, в том числе и моя. С другой стороны, всегда есть какие-то общие моменты эксплуатации устройств. Попробую акцентировать внимание именно на них, чтобы можно было примерить описываемый опыт к своей личной ситуации.

Первое, что вызвало опасение, а хватит ли заряда ноутбука, чтобы восстановить на нем резервную копию Time Machine с внешнего винчестера? Когда приобретал аппарат, в моем регионе был доступен лишь простой фирменный переходник, как на фото выше, то есть либо питание можно подключить, либо внешний накопитель. Опасался зря. 250 ГБ «личного рабочего пространства» быстро обосновались на новой машине, израсходовав в процессе всего 30% заряда батареи. Большой плюс был в том, что внешний винчестер поддерживает USB 3.0, как и переходник, так что данные копировались на весьма высоких скоростях (более 40-50 МБ/с).

Рекомендую не экономить на переходниках USB Type-C и брать брендовые, проверенные модели, чтобы не нарваться на низкоскоростной вариант (480 Мбит/с). А если речь касается питания ноутбука, то выбор только среди ТОП-брендов или фирменных переходников Apple. Это не тот момент, когда можно сэкономить и когда нужно экономить, так как на кону не только функциональность порта ввода/вывода, но и здоровье гаджета.

Обосновавшись на лэптопе и поработав пару-тройку недель как-то не заметил особой потребности в старых портах USB, даже когда требовалось перекинуть фотографии с карточки памяти (что делаю довольно часто по долгу службы) или же подключить какую технику. Даже перепрошивал свой любимый фотоаппарат (Sony A7r) через USB Type-C и фирменный переходник - процесс прошел без сучка и задоринки. Разница была лишь в необходимости подключать этот самый переходник, что есть секунда делов.

То есть проблем, связанных с тем, что дырка порта в ноутбуке механически напрямую не совместима с 99% устройств на рынке, не возникло. Необходимость использовать переходник никак не напрягала и не напрягает до сих пор.

Первые шероховатости начались, когда потребовалось частенько ездить в командировки. Чтобы было чем заняться в дороге помимо написания статей, обычно записываю фильмы и сериалы в планшет или смартфон. Сложность оказалась в том, что порт только один и переходник у меня одинарный тоже. Фирменный более дорогой не стал докупать, задавила жаба. Таким образом для записи видео с внешнего винчестера в на iPad и iPhone, приходилось вначале копировать контент на собственный накопитель ноутбука и затем перебрасывать его в мобильный гаджет Apple. Лишнее действие и лишнее время. Не критичный, но все-таки напряг.

Вначале решил проблему дешевым китайским USB Type-C хабом, о чем . С питанием он никак не связан, так что ноутбук бы я не спалил при всем желании. Единственная засада - низкая скорость передачи данных, ограниченная USB 2.0 (до 30 МБ/с), но зато переходник тянул сразу три подключенных устройства. Правда, встроенный в него кардридер сдох на следующий день эксплуатации. Тем не менее, 20 ГБ видео легко залетели с внешнего накопителя в через это чудо китайской инженерной мысли и потом еще несколько раз записывал подобные порции контента.

Спустя какое-то время я решил проблему кардинально, заказав качественный и очень компактный USB-хаб Satechi Type-C Pass Through USB Hub . К слову, аналогов много - все они стоят примерно одинаково. Более того, существуют похожие хабы, но еще и с выходом HDMI. В общем, эта миниатюрная штучка решила проблему питания ноутбука при подключенных паре USB-аксессуаров, плюс она содержит кардридеры SD и MicroSD. В отличие от китайского хаба, слоты для карт памяти работают до сих пор. Прикол лишь один - алюминиевый переходник ощутимо греется, но сложностей с этим не возникало. Работал, воткнутый по 5-6 часов в ноутбук - все ок.

Также из Type-C аксессуаров приобрел флешку с двумя портами сразу - удобно переносить какой-то контент с MacBook на устройство со старыми портами USB.

Как видите, присутствуют шероховатости, но даже при наличии всего одного порта USB Type-C каких-то критических ситуаций не возникало. Зато есть и свои плюсы. Например, тот факт, что я могу . Кроме того, комплектный блок питания , но и iPhone, iPad и любое другое USB-устройство. Нужен только самый простой переходник Apple.

Обзавелся и внешней батареей с USB Type-C, способной заряжать MacBook 12, даже когда тот активно работает, что увеличило автономность устройства еще часа на 3-4.

Больше USB Type-C, еще больше для прыжка в светлое будущее

Когда были анонсированы новые модели MacBook Pro и народ начал активно ругать Apple за отказ от кучи разных дырок в пользу USB Type-C, у меня весь этот хайп вызвал лишь улыбку. Реальных сложностей в переходе на новый стандарт нет, есть только лишние расходы на переходники, но на фоне цены самих лэптопов - это мелочь.

Жалобы, мол, профи придется таскать с собой переходники, безосновательны. Реальные профи понимают, что через год-два, когда понадобится менять свой монструозный ноутбук, проблемы уже не будет - периферия подтянется под новый стандарт. Те профи, которые решили перейти на новый аппарат сейчас, тоже не парятся. Потому что ребята (и девчата) и так таскают с собой кучу переходников на все случаи в жизни. На то они и профи. Добавить еще пару тройку - не проблема. Зато любой разъем можно реализовать с любой стороны ноутбука, если речь о старших моделях MacBook Pro.

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

Ранее в этом месяце новый «гуру» компании Apple Тим Кук анонсировал ряд новых продуктов, наиболее интересным из которых оказалась усовершенствованная версия MacBook Air. В ходе своего выступления Кук уделял слишком много внимания возможностям и функциям, которые больше не являются столь уникальными, как Apple хочет заставить нас поверить. Поэтому одна из самых ключевых и интригующих инноваций Air, технология с потенциалом серьезно изменить мир мобильных устройств в течение следующих нескольких лет, осталась почти незамеченной. Речь идет о новом разъеме USB Type-C и исключительно широком спектре возможностей, которые он предлагает.

Что такое USB Type-C?

Как подсказывает название стандарта – это эволюционная доработка известного формата универсальной последовательной шины (USB), которая в настоящее время является одним из наиболее распространенных интерфейсов в сфере компьютерной периферии и мобильных технологий. Type-C не просто обеспечивает обратную совместимость с предыдущими версиями USB, но и объединяет их новым, уникальным способом. Так один кабель (интерфейс) может передавать данные, электроэнергию и даже видео.

По своему размеру разъем типа C меньше, чем хронологически наиболее старый (и массовый) стандарт Type-A, но немного больше формата microUSB (Type Micro-B). В отличие от своих предшественников, однако, новый стандарт является более универсальным – разъем кабеля Type-C можно подключать к порту любой стороной и с обеих сторон кабеля располагаются одинаковые штекеры. В то же время это ограничивает обратную совместимость с уже существующими форматами Type-A и Type-B. Иначе говоря, вы не сможете подключить кабель Type-A или B в порт Type-C и наоборот.

Зато порт Type-C можно без проблем настроить так, чтобы он мог выполнять множество разных функций. Так, например, кабель USB Type-C может спокойно передавать сигнал HDMI или DisplayPort, хотя на данный момент эта возможность все еще чисто теоретическая.

Type-C? Разве это не USB 3.1?

Определенно нет! USB 3.1 является последней версией стандарта передачи данных, который (по крайней мере, в теории) должен удвоить пиковую скорость передачи данных с 5 Gbps (USB 3.0) до 10 Gbps. Кроме того, 3.1 полностью обратно совместим с предыдущими версиями стандарта: 3.0 и 2.0.

В этом ключе, модуль Type-C может предлагать как возможности для передачи данных через USB 3.1, так и через некоторые из более старых стандартов. Например, адаптер USB Type-C Digital АV Multiport, который Apple будет предлагать в качестве дополнительного аксессуара для нового MacBook, по спецификации поддерживает «USB 3.1 Gen 1» с теоретической максимальной пропускной способностью 5 Gbps, т.е. практически идентично стандарту USB 3.0. А одно из первых устройств с поддержкой Type-C, которое в отличие от MacBook 2015 уже доступно на рынке, планшет Nokia N1, использует еще более старый USB 2.0 для передачи данных и зарядки.

Type-C = USB Power Delivery?

Снова нет. Power Delivery является частью последней спецификации стандарта USB и представляет собой возможность передачи до 100 Вт мощности к любому подключенному устройству, хотя он также может использоваться и для передачи данных. Для сравнения, самый популярный сейчас стандарт USB 2.0, который используется почти во всех смартфонах и планшетах, обеспечивает передачу до 2.5 Вт мощности. Это одна из причин, почему вы не можете заряжать большинство современных ноутбуков через USB – они требуют напряжение между 20 и 65 Вт. Однако с новым разъемом Power Delivery вы сможете не только спокойно заряжать ваш будущий ноутбук через USB, но и одновременно с этим смотреть 4K видео, передаваемое на внешний монитор, который подключен тем же самым кабелем.

Так какая связь между Type-C и USB Power Delivery? Здесь мы снова говорим о теоретической возможности поддержки. Другими словами – разъем Type-C может предложить возможности USB Power Delivery, если производитель соответствующего модуля предусмотрит это. В противном случае, если у вас есть кабель Type-C, это не означает, что он поддерживает и Power Delivery.

Type-C сегодня? Или скорее завтра?

Несмотря на свои многочисленные, красивые обещания, на данный момент новый MacBook это все еще просто куча блестящих характеристик. В отличие от Apple, однако, ряд компаний уже предлагают на рынке устройства с поддержкой Type-C. Первой стала Nokia с вышеупомянутым планшетом N1.

SanDisk недавно показала свой первый флэш-диск на основе нового стандарта. Тем не менее, чтобы обеспечить обратную совместимость со старыми форматами USB, это 32-гигабайтное устройство располагает и дополнительным разъемом Type-A – практика, которая, вероятно, будет часто встречаться во время перехода на новый стандарт.

В рамках январской выставки CES 2015 был продемонстрирован прототип док-станции для ноутбуков, которая предлагает разъем Type-C для зарядки и вывода видео на внешний 4К-дисплей. А компания LaCie буквально на днях объявила, что намерена предложить серию Type-C-внешних жестких дисков с емкостью 500 ГБ, 1 и 2 ТБ.

Отличного Вам дня!