Руководство по распиновке и функциям USB-C

Знаете ли вы, как обходить разъем USB Type-C? В этой статье излагается анатомия распиновки USB Type-C и кратко рассматриваются ее различные режимы. Заходите на сайт https://meanders.ru/raspinovka-usb.shtml и узнайте больше про распиновку USB.

USB Type-C — это спецификация системы USB-разъемов, которая завоевывает популярность среди смартфонов и мобильных устройств и способна как доставлять энергию, так и передавать данные.

В отличие от своих предшественников USB, он также легко переключается, поэтому вам не нужно пытаться подключить его три раза. 

Порт USB Type-C. Изображение предоставлено Денисом Виталием

В этой вводной статье будут рассмотрены некоторые из наиболее важных функций стандарта USB-C. Прежде чем погрузиться в распиновку и объяснить, на что способен каждый, мы быстро рассмотрим, что такое USB-C и в чем он лучше.

Что такое USB-C?

USB-C является относительно новым стандартом, целью которого является обеспечение высокоскоростной передачи данных со скоростью до 10 Гбит / с и пропускной способности до 100 Вт. Эти функции могут сделать USB-C действительно универсальным стандартом подключения для современных устройств. 

USB-C или USB Type-C?

Эти два термина обычно взаимозаменяемы (мы будем использовать оба в этой статье). Хотя USB-C используется чаще, USB Type-C является официальным названием стандарта, как указано на USB.org .

USB-C Особенности

Интерфейс USB-C имеет три основные функции:

• Имеет скользкий разъем. Интерфейс выполнен таким образом, что вилка может быть перевернута относительно розетки.
• Он поддерживает стандарты USB 2.0, USB 3.0 и USB 3.1 Gen 2. Кроме того, он может поддерживать сторонние протоколы, такие как DisplayPort и HDMI, в режиме работы, который называется альтернативным режимом.
• Это позволяет устройствам согласовывать и выбирать соответствующий уровень потока мощности через интерфейс.

В следующих разделах мы увидим, как эти функции обеспечиваются стандартом USB Type-C.

Разъемы / штекеры USB Type-C

Разъем USB Type-C имеет 24 контакта. На рисунках 1 и 2 показаны контакты разъема USB Type-C и штекера.

USB 2.0 дифференциальные пары

Контакты D + и D- представляют собой дифференциальные пары, используемые для подключения USB 2.0. В гнезде есть два контакта D + и два контакта D-.

Однако контакты подключены друг к другу, и на самом деле для использования доступна только одна дифференциальная пара данных USB 2.0. Избыточность включена только для обеспечения легкомысленного разъема.

Штыри питания и заземления

Контакты VBUS и GND — это питание и обратные пути для сигналов. Напряжение VBUS по умолчанию составляет 5 В, но стандарт позволяет устройствам согласовывать и выбирать напряжение VBUS, отличное от значения по умолчанию. Блок питания позволяет VBUS иметь напряжение до 20 В. Максимальный ток также может быть увеличен до 5 А. Следовательно, USB Type-C может выдавать максимальную мощность 100 Вт.

Поток высокой мощности может быть полезен при зарядке большого устройства, такого как ноутбук. На рисунке 3 показан пример от RICHTEK, где используется повышающий преобразователь для создания соответствующего напряжения, запрошенного ноутбуком.

Обратите внимание, что технология подачи питания делает USB Type-C более универсальным, чем старые стандарты, потому что это делает уровень мощности адаптируемым к потребностям нагрузки. Вы можете заряжать как свой смартфон, так и ноутбук, используя один и тот же кабель.

Штыри RX и TX

Существует два набора дифференциальных пар RX и два набора дифференциальных пар TX.

Одна из этих двух пар RX вместе с парой TX может использоваться для протокола USB 3.0 / USB 3.1. Поскольку разъем является перекидным, мультиплексор необходим для правильного перенаправления данных по используемым дифференциальным парам через кабель.

Обратите внимание, что порт USB Type-C может поддерживать стандарты USB 3.0 / 3.1, но минимальный набор функций USB Type-C не включает USB 3.0 / 3.1. В таких случаях пары RX / TX не используются соединением USB 3.0 / 3.1 и могут использоваться другими функциями USB Type-C, такими как альтернативный режим и протокол USB Power Delivery. Эти функциональные возможности могут использовать даже все доступные дифференциальные пары RX / TX.

Контакты CC1 и CC2

Эти контакты являются контактами конфигурации канала. Они выполняют ряд функций, таких как обнаружение присоединения и извлечения кабеля, определение ориентации розетки / штекера и текущая реклама. Эти контакты могут также использоваться для связи, необходимой для подачи питания и альтернативного режима.

На рисунке 4 ниже показано, как выводы CC1 и CC2 показывают ориентацию розетки / штекера. На этом рисунке DFP обозначает выходной порт в нисходящем направлении, который является портом, действующим либо в качестве хоста при передаче данных, либо в качестве источника питания. UFP обозначает восходящий выходной порт, который является устройством, подключенным к хосту или потребителю энергии.