USB Type-C - универсальный 24-пиновый разъем, который служит для зарядки многих современных смартфонов, а в некоторых заменяет и стандартный 3,5 мм аудиоджек. Но это не все, чем может похвастаться USB-C. Подробнее о разъеме мы рассказывали .
Удобство подключения
Наверное, изобретателю USB-C просто очень надоело переворачивать USB-A.
Самым очевидным преимуществом USB-C является его конструкция: Type-C всегда попадает в гнездо с первого раза, потому что этот порт полностью симметричен. Контакты в двустороннем разъеме сложнее повредить, ведь кабель подойдет в любом положении, как бы вы его не переворачивали.
Компактность
Во многих моделях, где установлен USB-C, нет отдельного разъема для наушников. Пользователи зачастую ругают эту тенденцию, мол «не хотим покупать новые наушники или использовать переходник, верните 3,5 мм джек». Однако производителей можно понять: отказ от аудио разъема в пользу Type-C позволяет сделать смартфон максимально тонким.
Универсальность
Type-C призван заменить все существующие разъемы - и это не преувеличение. На смартфонах он уже объединил аудио выход и разъем для зарядки, а также служит для подключения док-станций и внешней периферии. Отсюда следует следующее преимущество - смартфон с USB-C может работать в десктопном режиме.
Десктопный режим
Благодаря USB-C флагманские смартфоны, например, последний Samsung Galaxy S9, легко превратить в настоящий настольный компьютер. Через USB Type-C гаджет можно подключить к специальной док-станции и передавать данные на внешний монитор. В общей сложности USB-C позволяет подключить до шести периферийных устройств, включая мониторы с DisplayPort, аудио устройства, всевозможные клавиатуры и мышки.
Высокая скорость передачи данных
USB Type-C 3.1 обеспечивает скорость передачи данных до 10 Гбит/с. Это позволяет смартфонам передавать на внешний монитор видео в разрешении 4К и быстро переносить по проводу огромные файлы. Однако не все USB-C работают по скоростному стандарту 3.1. Пропускная способность более старого 3.0 - «всего» до 5 Гбит/с, а 2.0 - до 480 Мбит/с.
Главный подвох заключается в том, что невозможно на глаз определить стандарт USB, который поддерживает смартфон. Например, в Galaxy S8 и Huawei P20 установлен Type-C 3.1 (10 Гбит/с, соответственно), а в - внешне абсолютно такой же USB-C, но 2.0 (480 Мбит/с). Так что если вы хотите быстро передавать файлы на ПК или транслировать тяжелые видео, обращайте внимание не только на наличие у гаджета USB-C, но и на его стандарт.
Быстрая зарядка
Чем быстрее заряжается смартфон — тем лучше, и можно смело сказать, что гаджеты с USB-C бьют в этом плане все рекорды. Type-C стандарта 3.1, позволяет передавать заряд мощностью в 100 Вт (5 А) - эта технология называется USB Power Delivery. Стандарт уже используют в ноутбуках, и на его основе работает технология быстрой зарядки смартфонов Quick Charge 4. Кроме того, многие производители разрабатывают собственные функции быстрой зарядки, совместимые с Type-C. Например, поддерживает фирменную технологию Honor Supercharge, которая позволяет полностью зарядить гаджет всего за 50 минут.
Большинство преимуществ USB-C, например супербыстрая зарядка и высокая скорость передачи данных, - доступны лишь флагманским моделям. При этом ни один смартфон пока не поддерживает передачу заряда мощностью 100 Вт. Однако прослеживается тенденция, при которой USB-C все чаще появляется в смартфонах среднего класса, например . Такими темпами micro-USB останутся только у бюджетников, и все ненавистники переходников на 3,5 мм будут ностальгировать по старым добрым временам.
Вам приходилось встречать человека, который с восторгом говорил: «В моем смартфоне есть Type-C»?
Дебаты о современности и пользе нового интерфейса ведутся достаточно долго. Одни считают его будущим, другие - утопией. Вся беда в том, что обе стороны имеют весомые доказательства своей правоты. Чтобы разобраться в ситуации, необходимо всесторонне изучить вопрос.
Развитие
Не все помнят первый разъем USB Type-A, который по сей день используется в новейших компьютерах, ноутбуках и планшетах. В далеких 90-х годах он имел такую же физическую форму, но другой стандарт - USB 1.1. Если говорить более подробно, были ограничения по скорости передачи данных.
В 2001 году был разработан стандарт 2.0, который является самым распространенным на сегодняшний день. Он обеспечил скорость передачи данных до 480 Мбит/с. В этот момент началась эпоха создания универсального и скоростного разъема для подключения.
Первым общепринятым разъемом, получившим большую популярность и распространение, стал Type-B Mini. Он успешно применяется в телефонах, фотоаппаратах, видеокамерах и позволяет подключить устройства к компьютеру. Однако не стоит считать это большим прорывом, так изменилась только форма, стандарт остался прежним - USB 2.0. Другими словами, скорость передачи не увеличилась.
Стремление минимизировать габариты гаджетов привело к созданию нового Type-B Micro. Он продолжает оставаться главным героем подавляющего количества современной техники, но не может предложить пользователям больших преимуществ.
Настоящим прорывом стала спецификация USB 3.0, которая кардинально поменяла взгляд на многие вещи. Новый интерфейс позволил увеличить скорость передачи данных до 5 Гбит/с. Изменения коснулись и внутреннего строения. В новом 3.0 представлена 9-контактная группа (в 2.0 было всего 4 контакта).
Последним шагом на пути к появлению Type-C стало принятие стандарта 3.1, который остается самым быстрым и эффективным в наши дни. Пользователи получили возможность передавать данные со скоростью до 10 Гбит/с. Новый стандарт также позволяет передавать заряд мощностью в 100 Вт.
Стандарт состоит из 24 пинов: два ряда по 12 штук. 8 пинов интерфейса USB 3.1 применяются для обмена данными с высокой скоростью. Пины B8 и A8 (SUB1 и 2) используются для передачи аналоговых сигналов в наушники (правый и левый), A5 и B5 (СС1 и 2) необходимы для выбора режима питания. Также есть выводы земли (GND) и питания (V+).
Преимущества Type-C
Он не так уж и необходим, а просто является очередной физической модификацией, получившей поддержку USB 3.1. Но не стоит спешить с выводами, так как есть целый ряд преимуществ, которые предлагает новый разъем:
- Безопасность . Разъем является двусторонним, т.е. можно подключать кабель в любом положении. Это обеспечивает полную безопасность и сохранность гаджета от поломок, которые сопровождаются загнутыми или сломанными контактами.
- Универсальность . Обеспечена полная совместимость со всеми стандартами старого поколения, начиная с USB 1.1.
- Независимость . Type-C, поддерживающий USB 3.1, может обеспечивать подключаемые устройства питанием до 100 Вт. Проще говоря, при подключении идет не просто полноценное энергоснабжение, но и подзарядка аккумуляторов других гаджетов, как от « ».
- Компактность . Разъем имеет очень маленькие габариты, поэтому активно используется в производстве современных и планшетов.
Недостатки
С технической точки зрения USB Type-C практически совершенен. Так почему он до сих пор не стал самым популярным? Почему производители не спешат оснастить им свою технику? Для технического оснащения нет никаких препятствий, однако есть весомые причины, которые тормозят этот процесс.
В первую очередь, он имеет уникальную физическую структуру, поэтому для подключения большинства гаджетов необходимы кабели-переходники, всевозможные разветвители и адаптеры. Если подключаемое устройство не поддерживает USB 3.1, такое подключение просто теряет смысл, так как не будет обеспечена максимальная скорость передачи данных и поддержка питания.
Большинство выпущенной компьютерной, мобильной, аудио- и видеотехники оснащено Type-A, Type-B Mini/Micro, которые не имеют поддержки USB 3.1 или даже 3.0. Массовый переход на USB Type-C снизит спрос на существующие товары, у которых он отсутствует. Независимо от желаний и надежд пользователей, производители осознанно отодвигают эффективную технологию и тормозят ее распространение.
Во-вторых, даже при наличии в двух подключаемых устройствах Type-C получение всех преимуществ может быть недоступно. Это связанно с несовершенной технологией обработки и передачи информации определенных категорий устройств. Например, можно синхронизировать смартфон и персональный компьютер/ноутбук через Type-C. Однако передача данных в обоих направлениях будет ограничена, так как максимальную скорость не сможет обеспечить винчестер.
Да, новая технология доступна, она используется, но до полного перехода пока далеко. Нужно понимать, что в случае полного перехода на USB Type-C придется отправить на утилизацию всю устаревшую технику.
Редко бывает, что одна лишняя буква в названии стандарта грозит совершить революцию в мире интерфейсов передачи данных и гаджетов, но появление последней разновидности USB 3.1 Type-C похоже как раз тот случай. Что же нам обещает принести очередное обновление старого доброго USB интерфейса?
- Скорость передачи данных до 10 GBps
- Возможность запитывания от порта устройств с потребляемой мощностью вплоть до 100Вт
- Размеры коннектора сравнимые с micro-USB
- Симметричность разъёма - у него не существует верха и низа, а значит нет ключа, который часто приводит к повреждениям как самих разъёмов, так и подключаемых через них гаджетов
- С помощью данного интерфейса можно запитывать устройства с напряжением вплоть до 20 вольт
- Больше не существует разных типов коннекторов - А и В. На обоих концах кабеля стоят совершенно одинаковые разъёмы. Как данные так и питающее напряжение могут передаваться через один и тот же разъём в обоих направлениях. В зависимости от ситуации каждый разъём может выступать в роли ведущего или ведомого
- Нам обещают, что конструкция разъёма способна выдерживать до 10 000 подключений
- Возможно использование этого интерфейса для непосредственного подключения вместо некоторых других широко распространённых интерфейсов для быстрого обмена данными.
- Стандарт совместим сверху вниз как c обычным USB 3 интерфейсом, так и с его младшими братьями. Конечно не на прямую, но с помощью переходника через него возможно подключение скажем USB 2.0 диска
Не буду касаться истории развития USB интерфейса, эта тема не плохо развита в данном комиксе в смысле истории в картинках
Электроника - наука о контактах
Для начала сравнительные фото сегодняшнего героя в компании заслуженных предков.
Коннектор USB Type-C немного крупнее привычного USB 2.0 Micro-B, однако заметно компактнее сдвоенного USB 3.0 Micro-B, не говоря уже о классическом USB Type-A.
Габариты разъема (8,34×2,56 мм) позволяют без особых сложностей использовать его для устройств любого класса, включая смартфоны и планшеты.
Сигнальные и силовые выводы размещены на пластиковой вставке пожалуй это самое слабое его место в центральной части разъёма. Контактная группа USB Type-C содержит 24 вывода. Напомню, что у USB 1.0/2.0 имелось всего 4 контакта, а разъемам USB 3.0 потребовалось уже 9 выводов.
Если внимательно присмотреться к рисунку слева, то видно, что контакты имеют разную длину. Это обеспечивает их замыкание в определённой последовательности. На рисунке в центре мы видим наличие защёлок, которые должны удерживать воткнутый кабель и обеспечивать тактильный щелчок в процессе соединения-рассоединения. На правом графике изображена зависимость усилия в процессе вставки-вынимания разъёма.
Пики, которые мы видим на нём - это моменты срабатывания защёлки.
Можно констатировать, что разработчики стандарта сделали если не всё, то почти всё, чтобы разъём стал максимально удобным и надёжным: он вставляется любым концом и любой стороной с ощутимым щелчком. По их мнению, он способен пережить эту процедуру более 10 тысяч раз.
Многоликий симметричный янус
Крайне приятной и полезной особенностью USB-C стал симметричный дизайн разъёма, позволяющий подключать его к порту любой стороной. Достигается это благодаря симметричному расположению его выводов.
По краям расположены выводы земли. Плюсовые контакты питания также расположены симметрично. В центре находятся контакты, отвечающие за совместимость с интерфейсом USB2 и младше. Им повезло больше всего - они дублируются и поэтому поворот на 180 градусов при соединении не страшен. Синим цветом помечены выводы, отвечающие за высокоскоростной обмен данными. Как мы видим тут всё хитрее. Если мы повернём разъём, то к примеру, выход TX1 поменяется местами с TX2, но одновременно и место входа RX1 займёт RX2.
Выводы Secondary Bus и USB Power Delivery Communication служебные и предназначены для общения между собой двух соединяемых устройств. Ведь им необходимо очень о многом друг другу рассказать, прежде чем начать обмен, но об этом позже.
А пока ещё об одной особенности. Порт USB Type-C изначально разрабатывался в качестве универсального решения. Помимо непосредственной передачи данных по USB, он может также использоваться в альтернативном режиме (Alternate Mode) для реализации сторонних интерфейсов. Такую гибкость USB Type-C использовала ассоциация VESA, внедрив возможность передачи видеопотока посредством DisplayPort Alt Mode.
USB Type-C располагает четырьмя высокоскоростными линиями (парами) Super Speed USB. Если две из них выделяются на нужды DisplayPort, этого достаточно для получения картинки с разрешением 3840×2160. При этом не страдает скорость передачи данных по USB. На пике это все те же 10 Гб/с (для USB 3.1 Gen2). Также передача видеопотока никак не влияет на энергетические способности порта. На нужды DisplayPort может быть выделено даже 4 скоростные линии. В этом случае будут доступны разрешения вплоть до 5120×2880. В таком режиме остаются не задействованы линии USB 2.0, потому USB Type-C все еще сможет параллельно передавать данные, хотя уже с ограниченной скоростью.
В альтернативном режиме для передачи аудиопотока используются контакты SBU1/SBU2, которые преобразуются в каналы AUX+/AUX-. Для протокола USB они не задействуются, потому здесь тоже никаких дополнительных функциональных потерь.
При использовании интерфейса DisplayPort, коннектор USB Type-C по-прежнему можно подключать любой стороной. Необходимое сигнальное согласование предусмотрено изначально.
Подключение устройств с помощью HDMI, DVI и даже D-Sub (VGA) также возможно, но для этого понадобятся отдельные переходники, однако это должны быть активные адаптеры, так как для DisplayPort Alt Mode, не поддерживается режим Dual-Mode Display Port (DP++).
Альтернативный режим USB Type-C может быть использован отнюдь не только для протокола DisplayPort. Возможно, вскоре мы узнаем о том, что данный порт научился, например, передавать данные с помощью PCI Express или Ethernet.
И этому дала, и тому дала. В общем… о питании.
Еще одна важная особенность, которую привносит USB Type-C – возможность передачи по нему энергии мощностью до 100 Вт. Этого хватит не только для питания/зарядки мобильных устройств, но и для работы ноутбуков, мониторов, а если пофантазировать, то и небольшого лабораторного источника питания.
При появлении шины USB, передача энергии была важной, но всё же второстепенной её функцией. Порт USB 1.0 обеспечивал всего 0,75 Вт (0,15 А, 5 В). Достаточно для работы мыши и клавиатуры, но не более того. Для USB 2.0 номинальная сила тока была увеличена до 0,5 А, что позволило получать от неё уже 2,5 Ватта для питания, например, внешних жестких дисков формата 2,5”. Для USB 3.0 номинально предусмотрена сила тока в 0,9 А, что при неизменном напряжении питания в 5В гарантирует мощность в 4,5 Вт. Специальные усиленные разъемы на материнских платах или ноутбуках способны были выдавать до 1,5 А для ускорения зарядки подключенных мобильных устройств, но и это “всего лишь” 7,5 Вт. На фоне этих цифр возможность передачи 100 Вт выглядит чем-то фантастическим.
Для того чтобы наполнить такой энергией порт USB Type-C служит поддержка спецификации USB Power Delivery 2.0 (USB PD). Если таковой нет, порт USB Type-C штатно сможет выдать на гора 7,5 Вт (1,5 А, 5 В) или 15 Вт (3А, 5 В) в зависимости от конфигурации. Для подробного описания этой спецификации в данной статье недостаточно места, да и всё равно я не сделаю это лучше, чем уважаемый в своей замечательной статье .
Однако, совсем обойти эту архиважную тему не получится.
Для того, чтобы обеспечить мощность в 100 ватт при напряжении пять вольт потребуется ток в 20 ампер! Такое при габаритах кабеля USB Type-C возможно пожалуй только если изготовить его из сверхпроводника! Боюсь, что сегодня это будет обходиться пользователям дороговато, поэтому разработчики стандарта пошли по другому пути. Они увеличили напряжение питания до 20 Вольт. “Позвольте, но ведь оно выжжет напрочь мой любимый планшет” - воскликните вы, и будете совершенно правы. Для того, чтобы не пасть жертвой разъярённых пользователей, инженеры задумали хитрый трюк - они ввели систему силовых профилей. Перед соединением любое устройство находится в стандартном режиме. Напряжение в нём ограничено пятью вольтами, а ток двумя амперами. Для соединения с устройствами старого типа этим режимом всё и закончится, а вот для более продвинутых случаев, после обмена данными, устройства переходят в другой согласованный режим работы с расширенными возможностями. Чтобы познакомиться с основными существующими режимами глянем на таблицу.
Профиль 1 гарантирует возможность передачи 10 Вт энергии, второй уже – 18 Вт, третий – 36 Вт, четвёртый целых – 60 Вт, ну а пятый нашу заветную сотню! Порт, соответствующий профилю более высокого уровня, поддерживает все состояния предыдущих по нисходящей. В качестве опорных напряжений выбраны 5В, 12В и 20В. Использование 5В необходимо для совместимости с огромным парком имеющейся USB-периферии. 12В – стандартное напряжение питания различных компонентов систем. 20В предложено с учетом того, что для зарядки аккумуляторов большинства ноутбуков используются внешние БП на 19–20В.
Пара слов о кабелях!
Поддержка описываемого в статье формата в полном объёме потребует огромной работы не только программистов, но и производителей электроники. Потребуется разработать и развернуть производство очень большого количества компонентов. Самое очевидное это разъёмы. Для того, чтобы выдерживать высокие токи питающего напряжения, не оказывать помех передаче сигналов очень высокой частоты, да ещё при этом не выходить из строя после второго коннекта и не вываливаться в самый неподходящий момент, качество их изготовления должно быть радикально выше по сравнению с форматом USB 2.Для совмещения передачи энергии большой мощности и сигналом с гигабитным трафиком, производителям кабелей придётся серьёзно напрячься.
Полюбуйтесь, как выглядит подходящий для нашей задачи кабель в разрезе.
Кстати, об ограничениях на длину кабелей при использовании интерфейса USB 3.1. Для передачи данных без существенных потерь на скоростях до 10 Гб/c (Gen 2) длина кабеля c разъемами USB Type-C не должна превышать 1 метр, для соединения на скорости до 5 Гб/c (Gen 1) – 2 метра.
Схемотехники производителей материнских плат, докстанций и ноутбуков долго будут ломать голову, как сгенерировать мощность порядка сотни ватт, а трассировщики, как подвести её к разъёму USB Type-C.
Производители чипов на низком старте.
Симметричное подсоединение и работа сигнальных линий в разных режимах потребует применения микросхем высокоскоростных коммутаторов сигналов. Сегодня уже появились первые ласточки. Вот, например, коммутатор от фирмы Texas Instruments, который поддерживает работу в устройствах как в режиме хоста так и ведомого устройства. Он способен коммутировать линии дифференциальных пар с частотой сигнала вплоть до 5ГГц.
При этом размеры чипа HDC3SS460 3.5 на 5.5 мм и в режиме покоя он потребляет ток порядка 1 микроампера. В активном же режиме - меньше миллиампера. Существуют и более продвинутые решения, например чипы производства NXP поддерживают частоту обмена до 10 ГГц.
Стали появляться и менеджеры питания, совмещённые с цепями защиты сигнальных линий от статики, например вот такое изделие от NXP
Оно предназначено для корректной обработки момента подключения разъёма, а так же размыкания цепи питания в случае неполадок. Данный чип уже поддерживает напряжение на VBUS до 30 вольт, а вот с максимальным коммутируемым током всё много хуже - он не должен превышать 1 ампера, что и понятно, учитывая габариты - 1.4 на 1.7 мм!
Безусловным лидером в этой области выступила Cypress, которая выпустила специализированный микроконтроллер с ядром ARM Cortex M0 поддерживающий все пять возможных для стандарта профилей питания.
Типичная схема включения для использования в ноутбуке даёт о нём некоторое представление, а подробнее с ним можно будет ознакомиться скачав даташит.
В отличие от чипа NXP он ориентирован на управление внешними силовыми ключами и поэтому может обеспечить коммутацию требуемых токов и напряжений, не смотря на свои малые размеры.
Внимание, Важная особенность для тех кто уже торопится заказать первые образцы - микроконтроллер не имеет USB интерфейса и не является полным и законченным решением. Он может служить только в качестве менеджера питания. В данный момент открыт предзаказ на поставку образцов и демонстрационных плат. Судьба этого микроконтроллера видимо будет во многом зависеть от того, снабдит ли фирма - производитель разработчиков референсными библиотеками для его использования в разных режимах.
Тот факт, что уже для него уже создано несколько демокитов сильно повышает вероятность последнего.
Лифт в небеса или Вавилонская башня.
Итак сегодня полностью сложилась революционная ситуация. Верхи не могут, а низы не хотят жить по старому. Всем надоела неразбериха с огромным количеством кабелей, зарядных устройств, блоков питания и их низкая надёжность.
Новый стандарт породил невиданную активность. Флагманы электронной индустрии - Apple, Nokia, Asus готовят к выпуску свои первые гаджеты с поддержкой USB Type-C. Китайцы уже штампуют кабели и переходники. На подходе докстанции и хабы с поддержкой высокой нагрузки по мощности. Производители чипов разрабатывают новые микросхемы и думают как бы запихнуть драйвер нового порта в микроконтроллер. Маркетологи решают куда воткнуть новый разъём, а инженеры чешут репу пытаясь реализовать многопрофильные устройства из уже имеющихся электронных компонентов.
Пока не ясно только одно. Что мы получим в результате? Удобный и надёжный разъём, который заменит львиную долю интерфейсов и найдёт повседневное применение, или вавилонское столпотворение, ведь ситуация может начать развиваться по не самому благоприятному сценарию:
Пользователи могут окончательно запутаться в многочисленных спецификациях и кабелях, которые будут выглядеть с виду совершенно одинаково, но при этом будут сертифицированы только под определённые профили. Попробуй разберись с ходу со всеми этими маркировками.
Но даже если получится, то это вряд ли решит проблему - китайцы без зазрения совести легко поставят на любой шнур любой значок. А если надо, то до кучи на каждую сторону одного кабеля разные, их не смутит даже если они будут взаимоисключающими.
Рынок наводнится невероятным количеством переходников разного калибра и сомнительного качества.
Пытаясь подключить одно устройство к другому никогда в результате не будешь знать к какому результату этот процесс приведёт и из-за чего коннект либо вовсе отсутствует, либо всё жутко глючит. То ли один из гаджетов не поддерживает нужный профиль, то ли поддерживает но не слишком корректно, то ли вместо качественного кабеля попалась его грубая китайской подделка. А что прикажете делать, если вдруг на вашем ноутбуке выйдет из строя единственный оставшийся на нём разъём?
До новых встреч.
P.S. Новый стандарт уже приводит к появлению весьма экзотических устройств. Так анонсирован кабель 100 метровой длины, который вроде бы никак не вписывается в стандарты. Вся фишка в том, что он активный. На обоих своих концах кабель имеет преобразователь сигналов USB3 интерфейса в оптический. Сигнал передаётся по оптике и на выходе конвертируется назад. Естественно он не передают энергию, а только данные. При этом каждый из преобразователей на его концах питается от разъёма к которому подключен.
Думаю, что в скором времени для подтверждения подлинности уважающие себя фирмы начнут вставлять в кабели активные метки. Проблема хабов породит невиданную активность у разработчиков и производителей DC-DC преобразователей. Как справедливо заметил уважаемый пользователь может возникнуть например ситуация, что устройство, которое питает способно выдать только 12 вольт, а подключенные к нему устройства начнут затребовать скажем одно 5, другое 18.
В общем этот стандарт обещает прокормить не одного разработчика, да и производители в накладе не останутся.
День добрый, Geektimes! Все уже слышали про USB Type-C? Тот самый, который двухсторонний, быстрый-модный-молодёжный, заряжает новый макбук, делает волосы гладкими и шелковистыми и обещает стать новым стандартом подключения на следующие лет десять?
Так вот, во-первых, это тип разъёма, а не новый стандарт. Стандарт называется USB 3.1. Во-вторых, говорить нужно именно о новом стандарте USB, а Type-C лишь приятный бонус. Чтобы понять, в чём разница, что скрывается за USB 3.1, а что - за Type C, как заряжать от USB-кабеля целый ноутбук и что ещё можно сделать с новыми USB Type-C:
Коротко о главном
USB как стандарт появился почти двадцать лет назад. Первые спецификации на USB 1.0 появились в 1994 году и решали три ключевых проблемы: унификацию разъёма, по которому подключалось расширяющее функции ПК оборудования, простоту для пользователя, высокую скорость передачи данных на устройство и с него.Не смотря на определённые преимущества USB-подключения перед PS/2, COM и LPT-портами, популярность пришла к нему не сразу. Взрывной рост USB испытал в начале двухтысячных: сначала к нему подключались камеры, сканеры и принтеры, затем флеш-накопители.
В 2001 году появились первые коммерческие реализации того USB, который нам привычен и понятен: версии 2.0. Им мы пользуемся вот уже 14-й год и устроен он сравнительно просто.
USB 2.0
Любой кабель USB версии 2.0 и ниже имеет внутри 4 медных проводника. По двум из них передаётся питание, по двум другим - данные. Кабели USB (по стандарту) строго ориентированы: один из концов должен подключаться к хосту (то есть системе, которая будет управлять соединением) и называется он Type-A , другой - к устройству, он называется Type-B . Разумеется, иногда в устройствах (таких, как флешки) кабеля нет вообще, разъём типа «к хосту» располагается прямо на плате.На стороне хоста существует специальный чип: контроллер USB (в настольных компьютерах он может быть как частью системной логики, так и вынесен в качестве внешней микросхемы). Именно он инициализирует работу шины, определяет скорость подключения, порядок и расписание движения пакетов данных, но это всё детали. Нас больше всего интересуют разъёмы и коннекторы классического USB-формата.
Самый популярный разъём, которым все пользовались - USB Type-A классического размера: он расположен на флешках, USB-модемах, на концах проводов мышей и клавиатур. Чуть реже встречаются полноразмерные USB Type-B: обычно таким кабелем подключаются принтеры и сканеры. Мини-версия USB Type-B до сих пор часто используется в кардридерах, цифровых камерах, USB-хабах. Микро-версия Type-B стараниями европейских стандартизаторов стала де-факто самым популярным разъёмом в мире: все актуальные мобильники, смартфоны и планшеты (кроме продукции одной фруктовой компании) выпускаются именно с разъёмом USB Type-B Micro.
Ну а USB Type-A микро и миниформата наверное никто толком и не видел. Лично я навскидку не назову ни одного устройства с такими разъёмами. Даже фотографии пришлось из википедии доставать:
Скрытый текст
Все эти разъёмы объединяет одна простая вещь: внутри находится четыре контактных площадки, которые обеспечивают подключаемое устройство и питанием, и связью:
С USB 2.0 всё более-менее понятно. Проблема стандарта заключалась в том, что двух проводников для передачи данных мало, да и разработанные в середине первого десятилетия спецификации не предусматривали передачу больших токов по цепям питания. Сильнее всего от подобных ограничений страдали внешние жёсткие диски.
USB 3.0
Для улучшения характеристик стандарта была разработана новая спецификация USB 3.0, которая содержала следующие ключевые отличия:- Пять дополнительных контактов, четыре из которых обеспечивают дополнительные линии связи;
- Увеличение максимальной пропускной способности с 480 МБит/с до 5 Гбит/с;
- Увеличение максимального тока с 500 мА до 900 мА.
Кроме того, появилось ещё 4 разъёма, электрически и механически совместимые с USB Type-A версии 2.0. Они позволяли как подключать USB 2.0-устройства к 3.0-хостам, так и 3.0-устройства к 2.0-хостам или по 2.0-кабелю, но с ограничением по питанию и скорости передачи данных.
USB 3.1
С осени 2013 года приняты спецификации на обновлённый стандарт USB 3.1, который и принёс нам разъём Type-C , передачу до 100 Вт питания и удвоение скорости передачи данных по сравнению с USB 3.0. Однако стоит отметить, что все три новшества - это лишь части одного нового стандарта, которые могут быть как применены все вместе (и тогда девайс или кабель получит сертификацию USB 3.1), либо по отдельности. Например, технически внутри Type-C кабеля можно организовать хоть USB 2.0 на четырёх проводах и двух парах контактов. К слову, такой «финт» провернула компания Nokia: её планшет Nokia N1 имеет разъём USB Type-C, но внутри используется обычный USB 2.0: со всеми ограничениями по питанию и скорости передачи данных.
USB 3.1, Type-C и питание
За возможности по передаче действительно серьёзных мощностей отвечает новый стандарт USB PD (Power Delivery). Согласно спецификациям, для сертификации USB PD устройство и кабель должны обеспечивать передачу тока с мощностью до 100 Ватт, причём в обе стороны (как к хосту, так и от него). При этом передача электроэнергии не должна мешать передаче данных.Пока существует только два ноутбука, полностью поддерживающие USB Power Delivery: новый макбук и Chromebook Pixel.
Ну а потом, кто знает, может, будем дома вот такие розетки ставить?
USB Type-C и обратная совместимость
USB как стандарт силён своей обратной совместимостью. Найдите древнюю флешку на 16 мегабайт, поддерживающую только USB 1.1, вставьте её в порт 3.0 и работайте. Подключите современный HDD в разъём USB 2.0, и если ему хватит питания - всё заведётся, просто скорость будет ограничена. А если не хватит - существуют специальные переходники: они используют цепи питания ещё одного порта USB. Скорость не увеличится, но HDD будет работать.Та же история и с USB 3.1 и разъёмом Type-C, с одной лишь поправкой: новый разъём геометрически никак не совместим со старыми. Впрочем, производители активно начали производство как проводов Type-A <=> Type-C, так и всевозможных переходников, адаптеров и разветвителей.
USB Type-C и туннелирование
Скорость передачи данных стандарта USB 3.1 позволяет не только подключать накопители и периферию, заряжать ноутбук от сети через Type-C-кабель, но и подключить, скажем… монитор. Одним проводом. И USB hub с несколькими 2.0-портами внутри монитора. 100 Вт питания, скорость, сравнимая с DisplayPort и HDMI, универсальный разъём и всего один проводок от ноутбука к монитору, блок питания которого и дисплей обеспечит электричеством, и ноутбук зарядит. Разве это не прекрасно?Что сейчас есть на USB Type-C
Так как технология молодая, на USB 3.1 девайсов совсем немного. Устройств же с кабелем / разъёмом USB Type-C немногим больше, но всё равно недостаточно, чтобы Type-C стал таким же распространённым и естественным, как Micro-B, который есть у любого пользователя смартфона.На персональных компьютерах Type-C ждать можно уже в 2016, но некоторые производители взяли и обновили линейку имеющихся материнских плат. Например, USB Type-C с полной поддержкой USB 3.1 есть на материнской плате MSI Z97A Gaming 6 .
Не отстаёт и компания ASUS: материнские платы ASUS X99-A и ASUS Z97-A поддерживают USB 3.1, но, к сожалению, лишены разъёмов Type-C. Кроме того, анонсированы специальные платы расширения для тех, кому не хочется ни обновлять материнскую плату, ни отказываться от пары USB 3.1-портов.
Компания SanDisk не так давно представила 32 Гб флеш-накопитель с двумя разъёмами: классическим USB Type-A и USB Type-C:
Разумеется, не стоит забывать про недавний MacBook с пассивным охлаждением и всего одним разъёмом USB Type-C. Про его производительность и прочие прелести поговорим как-нибудь отдельно, а вот про разъём - сегодня. Apple отказалась как от своей «волшебной» зарядки MagSafe, так и от других разъёмов на корпусе, оставив один порт для питания, подключения периферии и внешних дисплеев. Разумеется, если вам мало одного разъёма, можно купить официальный переходник-разветвитель на HDMI, классический USB и разъём питания (всё тот же Type-C) за… 80 долларов. :) Остаётся надеяться, что Type-C придёт и на мобильные девайсы Apple (и на этом зоопарк с проводами для смартфонов закончится окончательно), хотя шансы на такой апдейт минимальные: зря что ли разрабатывали и патентовали Lightning?
Один из производителей периферии - LaCie - уже успел выпустить для нового макбука стильный внешний накопитель с поддержкой USB 3.1 Type-C. Цена у него, правда, совершенно яблочная, но что поделаешь – за новые технологии и надпись PORSCHE DESIGN надо платить.
Кроме Apple заигрывают с USB 3.1 Type-C и в компании Google: новый ChromeBook Pixel помимо интересных характеристик получил и соответствующий порт.
Ну и, разумеется, не стоит забывать про девайс от компании Nokia. Их планшет N1 получил разъём Type-C одним из первых, правда, без поддержки функций USB 3.1.
Итоги
USB 3.1 наконец-то станет «королём» разъёмов. По нему можно подключить практически что угодно: внешний диск, дисплей, периферию, адаптер питания и даже массив из SSD-дисков. Пропускная способность и 100 Вт передаваемой мощности - серьёзная заявка на успех.Представьте мир через 5 лет? Куда не приди - всюду и зарядка есть, и разъём подходит, и спрашивать не надо. И фотоаппарат подключить легко, и телефон, и вообще всё-всё-всё… И только в бухгалтерии как пользовались дискетами, так и будут пользоваться.
Наши предыдущие обзоры:
» Два месяца с LG G Watch R
» Эволюция мышей Razer на примере DeathAdder и Naga
» Изучаем TV-флагман компании Philips: Часть 1 | Часть 2
Спасибо за внимание!
Большинство пользователей, выбирая себе новый смартфон, планшет или лэптоп, обнаруживают в описании девайса незнакомый интерфейс. Называется он разъем USB Type-C. Что это за порт? О нем действительно знают немногие. Хотя USB Type-C обещает стать новым трендом и постепенно внедриться на все устройства, которые оснащаются классическим USB. Ведь он предлагает повышенную скорость и улучшенную функциональность. Хотите знать больше? С удовольствием более детально расскажем вам об USB Type-C и о том, зачем его постепенно внедряют во многие гаджеты.
В настоящее время практически все устройства оснащаются разъемом USB (точнее, USB type-A). От ПК до смартфонов и разнообразных накопителей с лэптопами. USB – это повсеместный и наиболее популярный стандарт.
Впервые в свет он появился аж в ноябре 1995 года. Сам стандарт назывался – USB 1.0. Широкого распространения он не получил. А вот его «брат» USB 1.1 в конце 90-х годов прошлого столетия стал присутствовать на задней панели почти каждого . Правда, производители периферийных устройств не сразу перешли на этот стандарт. Понадобилось пару лет, чтобы клавиатуры, мыши, принтеры и другие аксессуары начали комплектоваться USB-портом.
Наконец, в 2001 году разработали стандарт USB 2.0, который и по сей день является самым распространенным. Он обеспечил скорость передачи данных почти в 500 Мбит/с. Но настоящим прорывом стала спецификация USB 3.0. Ведь скорость передачи в рамках этого интерфейса составила 5 Гбит/с. Какие еще нововведения шли с ним? Появилось 5 дополнительных контактов, а максимальный ток увеличился с 500 мА до 900 мА.
Последним шагом на пути к появлению USB Type-C стало принятие стандарта 3.1. Произошло это в 2013 году. Как раз данный стандарт и ввел новый разъем Type-C (пришел на смену обычному Type-A), с поддержкой питания до 100 Вт и удвоенной скоростью передачи данных по сравнению с USB 3.0 (до 10 Гбит/с).
Подробнее об USB Type-C и его преимуществах
Так что же собой представляет USB Type-C? По сути, это новая модификация стандартного USB. Причем внешне этот разъем выглядит как более тонкий порт. Его габариты – всего лишь 8,34х2,56 мм. Это примерно 1/3 «старого» USB Type-A. То есть размеры очень близки к lightning в айфонах и micro usb в android смартфонах.
Форма коннектора при этом овальная и симметричная. За счет чего пользователям не надо угадывать, какой стороной вставлять флешку или конец кабеля в устройство, как было раньше. Это можно делать и вовсе не глядя, в темноте или одной рукой. Тем самым, USB Type-C очень удобен. А еще и безопасен. Ведь подключать коннектор можно в любом положении, не боясь сломать разъем.
Какие еще есть преимущества у USB Type-C? Их довольно много:
- Универсальность и совместимость . Может функционировать во многих режимах и поддерживать разные протоколы. То есть к такому разъему при желании легко подсоединить кабели HDMI, VGA, DisplayPort и другие варианты соединений ПК или ноутбука с периферией. Правда, потребуются специальные переходники. Ведь как еще «впихнуть» громоздкий и огромный коннектор от принтера или мыши в тонкий современный порт? К тому же, стандарт USB 3.1 хорошо совместим с предшествующими ему версиями USB. Для подключения старой периферии в порт Type-C требуется лишь адаптер-переходник.
- Компактность . За счет миниатюрных размеров может применяться в нетбуках, смартфонах, планшетах и в других всевозможных устройствах. При этом активно внедряя интерфейс USB Type-C, можно делать технику еще изящнее, тоньше и компактнее.
- Возможность питать другие устройства. Как мы уже отмечали, в USB 3.1 увеличили максимальную передаваемую мощность до 100 Вт (при наличии спецификации USB Power Delivery!). Для сравнения – средний ноутбук требует около 60 Ватт. То есть через USB Type-C его можно будет спокойно зарядить (что уже реализовано на новом макбуке и на «хромбуке» Pixel от Google). Тогда как порт USB 2.0 обеспечивает передачу тока лишь максимум в два с половиной ватта. Этого хватает максимум для неполной и длительной подзарядки слабенького смартфона. Выходит, что при подключении через USB Type-C различных периферийных устройств можно обойтись без дополнительного источника питания, ограничившись одним шнуром.
- Высокая скорость . При использовании стандарта USB 3.1 достигается скорость передачи данных в 10 Гбит/с. Это действительно отличный показатель. Хоть до рекорда далеко. Ведь он не так быстр, как интерфейс Thunderbolt 2, реализованный в моделях макбук айр и про, где скорость доходит до 20 Гбит/c.
Что же получается? Выход в свет USB Type-C предполагает полную замену устаревших технологий юсб-соединения. Для этого этот интерфейс и был разработан. Его «миссия» – сделать так, что чтобы всевозможные варианты типа мини или микро юсб не понадобилось выпускать вовсе. Также новый стандарт призван сделать универсальными и все шнуры, которые служат для зарядки девайсов. Идея хорошая, но насколько она реализована сейчас?
Есть ли недостатки?
Имеются у USB Type-C недостатки? Без них не обошлось. Специалисты относят к минусам следующее:
- Физическая конструкция разъема и штекера из-за небольших размеров получилась довольно хрупкой. Хотя многочисленные испытания показали, что механический ресурс разъема USB Type-C составляет порядка 10 000 подключений. А это ничуть не меньше, чем у юсб 2.0.
- Еще один недостаток – для полноценной работы с «юсб тайп си» требуются переходники. Иначе многие устройства через данный интерфейс просто не подключить.
- USB Type-C должен работать лишь с кабелями, аксессуарами и гаджетами, способными выдерживать определенный уровень напряжения. Иначе велик риск того, что шнур и/или устройство подвергнется возгоранию. Нечто подобное случилось с флагманской моделью самсунг галакси ноте 7, при пользовании которой неоднократно фиксировались случаи взрывания устройства. Поэтому для подключения через USB Type-C не стоит приобретать дешевые изделия из Китая. Только надежные проверенные бренды.
Для справки! Если вам нужен шнур не только для подключения, но и для подзарядки, то следует проверить, поддерживает ли он USB Power Delivery. В свою очередь, для соединения через HDMI, MHL или DisplayPort понадобится USB-C кабель с функцией альтернативного режима.
Есть ли разница между USB Type-C и USB 3.1?
USB Type-C – это то же самое, что USB 3.1? Конечно, нет. Правильно говорить так: USB 3.1 является основным протоколом передачи данных для Type-C. Причем последний – это просто геометрическая форма. Не более. В ней можно поместить USB 2.0, и его «потомка» – 3.0. Гипотетически ничего не мешает реализовать в рамках данного порта и штекера «почтенного старичка» USB 1.1.
Кстати, некоторые производители так и делают. Взять тот же планшет нокиа н1. Он комплектуется новым разъемом USB Type-C, но внутри него все та же знакомая и привычная нам логика шины USB 2.0.
Современные устройства с USB Type-C
Заметим, что девайсов с USB 3.1 в наши дни еще немного. Технология новая. Поэтому стандарт не успел внедриться и стать распространенным. Не так уж широко на рынке представлены и устройства с кабелем/разъемом USB Type-C.
Если говорить про смартфоны, то это:
- Google Nexus 6P
- Google Nexus 5X
- Microsoft Lumia 950 XL
- Meizu Pro 6
- Samsung Galaxy S8 и S8+
- LG Nexus 5X и пр.
Конечно, это не все. «Юсб тайп си» с полной поддержкой USB 3.1 есть на материнской плате MSI Z97A Gaming 6. Популярные материнки ASUS X99-A и ASUS Z97-A также поддерживают юсб версии 3.1. (только вот разъема Type-C у них нет).
Не составит труда встретить на прилавках компьютерных магазинов и флешки с новым портом. Например, компания SanDisk представила не так давно 32-гиговый накопитель с двумя разъемами: классическим USB Type-A и USB Type-C. И это не единичный пример. Так, в ассортименте известного производителя компьютерных комплектующих LaCie есть внешний жесткий диск для макбука с поддержкой USB 3.1 Type-C. Присутствует данный интерфейс и на Transcend JetFlash 890.
При этом формально первым девайсом, оснащенным портом USB Type-C, был планшет Nokia N1. «Поддержал» его затем и MacBook с 12-дюймовым дисплеем. Создатели «яблочного» ноутбука также решили познакомить общественность с новым USB Type-C, оснастив свою модель этим разъемом.
Получается, что USB Type-C – все еще редкость? По сути, да. Но постепенное внедрение этого интерфейса началось и это самое главное.
Почему USB Type-C все еще не обрел популярность?
Многие специалисты с уверенностью говорят, что однажды USB Type-C вытеснит многообразные варианты USB-портов, став единственным стандартом для разных устройств – ноутбуков, ПК, смартфонов, планшетов, плееров и пр. В будущем, скорее всего, этому разъему действительно удастся заменить и порт 3,5 мм для наушников, и HDMI-интерфейс, используемый в наше время для передачи видео.
Однако почему до сих пор USB Type-C не стал мегапопулярным и не получил широкое распространение? Все предельно просто. В случае полного перехода на данный стандарт придется отправить в утиль всю имеющуюся технику. Будь это смартфон, планшет, ПК, флешка и пр.
Что если использовать кабели-переходники, всевозможные разветвлители и адаптеры? Это не вариант. Если подключаемое устройство не поддерживает юсб 3.1, то соединение просто бессмысленно, ведь не будет достигнута максимальная скорость передачи данных и поддержка питания.
Поэтому нужно время, чтобы старые порты ушли в прошлое, а USB Type-C смог безболезненно заменить их. Сколько его потребуется? Наверное, пару лет. Ускорить процесс может только поддержка «больших» компаний, которые станут активно внедрять этот стандарт. При этом не исключено, что прогресс предложит нам в скором времени новый интерфейс, способный отправить USB Type-C на «пенсию» раньше положенного срока.
