USB Type-C отличие от предыдущих коннекторовПриходящий на смену предыдущим типам USB разъёмов тип C удивляет своей универсальностью. Но что же он может такого, чего не могли сделать USB предыдущих поколений? Само собой разумеется, необходимость создания нового конструктива родилась не на голом месте. Она является следствием принятия нового протокола. Коннектор USB Type-C для протокола связи USB 3.1, обеспечивающий скорость передачи данных до 10 Гбит/сек и мощность для периферийных устройств до 100 Вт. Рассмотрим для начала 6 ключевых отличий, которые делают USB Type-C гибким и модернизируемым коннектором.
 

USB Type-C отличие от предыдущих коннекторов

 
1. Реверсивная ориентация разъёма
Разъём USB Type-C симметричен в том смысле, что кабель может вставляться в любой ориентации, т.е. не имеет значения, левым или правым концом вы подключите его к гнезду. Это устраняет основную жалобу пользователей на предыдущие соединители.
 
В прошлом тип разъёма определял функцию подключённого устройства (Type-A для хостов и Type-B для устройств). USB разъём типа C может быть присоединён к любому из портов с функциональностью, определяемой самим портом устройства.
 
2. Питание
Вторым отличием USB Type-C является то, что кабель USB Type-C имеет обратную совместимость с предыдущими разъёмами USB A и B, поскольку он может обеспечить напряжение 5 В с током до 1.5 А на аппаратном уровне с помощью адаптера. Конечно, разъём USB Type-C физически не совместим с предыдущими разъёмами USB.
 
Однако, он имеет четыре контакта, каждый из которых представляет собой питание и землю. И это может обеспечить доставку устройству-потребителю питания напряжением до 20 В с током до 5 А, которое поставляется к порту Type-C в соответствии со спецификацией «USB Power Delivery Specification».
 
3. Альтернативные режимы
У данного разъёма не менее пяти дифференциальных сигнальных пар могут быть перепрофилированы практически для любого применения. Это переназначение сигналов осуществляется посредством опроса CC линий. Пары пяти дифференциальных сигналов могут быть использованы в режиме SuperSpeed USB или для передачи видеосигналов, таких как MHL, разъем Displayport 1.4 и т.д., или их комбинаций или для чего-нибудь ещё, помимо передачи USB данных. В результате опроса порты обоих устройств-партнёров должны быть согласны с переназначением до начала передачи сигналов.
 
4. Полоса пропускания
Полоса пропускания — очередное отличие USB Type-C. Переходник USB Type-C может поддерживать скорость передачи данных для протоколов USB 2.0, USB 3.1 Gen 1 (SuperSpeed USB) и USB 3.1 Gen 2 (SuperSpeed USB 10 Гбит). USB 2.0 и USB 3.1 определяются в соответствии с отдельными спецификациями. Дифференциальные пары сигналов SuperSpeed USB назначаются внешней части соединителя, поэтому ориентация каждого подсоединения будет использовать один набор сигнальных соединений SuperSpeed USB.
 
5. Конфигурация канала
Два сигнала конфигурации канала (CC1 & CC2) коннектора обеспечивают «переговоры» по линии связи. Эти сигналы распознают присоединение разъёма и ориентацию. Они же используются для согласования мощности, предусмотренной на разъёме, а также включение/выключение альтернативных режимов и режимов аксессуаров.
 
6. Режимы аксессуаров
Физическое место на портативных устройствах жёстко ограничено. Как уже упоминалось, спецификация USB Type-C решила эту проблему путём предоставления универсального разъёма для поддержки различных приложений. Режимы аксессуаров дополнительно расширяют эту гибкость.
 
Первый из таких режимов – это Режим Аудиоустройства. Этот режим позволяет подключить к разъёму USB Type-C ряд стандартных наушников. В то же время гаджет через этот же разъём может принимать, например, сигнал с микрофона через дополнительные контакты SBU.
 
Для поддержки режима аксессуаров нужно определить, какой конкретно режим аксессуаров запрашивается по ссылке. Этим занимаются простые компараторы уровня постоянного тока. В случае рассматриваемого режима аудио блок обнаружения реализуется с помощью источника звука. После правильного распознавания источник аудио задействует аналоговый ключ, передающий аудиосигналы и изолирующий сигналы USB 2.0 на время этой передачи по тем же контактам, как показано на рисунке ниже.
 
Режим аксессуаров для телефонов/ноутбуков пока что не является обязательным, поэтому потребителю нужно будет прочесть надпись мелким шрифтом на новом гаджете, чтобы определить, поддерживается ли аудио через USB Type-C или нет. Скорее всего это последнее отличие USB Type-C от предыдущих коннекторов.
 
Режимы аксессуаров USB Type-C
 
Альтернативные режимы
Альтернативный режим (Alt Mode) относится к режиму связи через USB Type-C, что позволяет передавать по кабелю сигналы, не относящиеся к данным собственно USB. Для входа/выхода в режим Alt Mode обе стороны соединения USB Type-C должны поддерживать спецификацию Power Delivery (PD) для создания Power Contract – силового контракта об используемой мощности питания. Силовые контракты определяются в пределах спецификация питания USB Power Delivery (доставка питания) и используют линии CC USB Type-C.
 
Между портами USB Type-C передаются двунаправленные коммуникационные сообщения, определяющие возможность и потребность. Когда возможность и потребность согласованы между двумя портами, устанавливается Силовой контракт. Успешный контракт имеет место только когда обе стороны кабеля USB Type-C согласны с предаваемым уровнем мощности (напряжением и силой тока). Режим Alt Mode может быть предметом переговоров только после того, как заключён Силовой контракт.
 
На рисунке ниже видно, что определённые контакты на разъёме 24-пинового коннектора могут быть использованы для передачи различных сигналов. Восемь контактов USB 3.1 SuperSpeed могут быть переназначены для передачи не-USB 3.1 сигналов. Два других контакта, SBU1 и SBU2, могут быть переназначены для передачи не-USB сигналов. В спецификации отключаемого кабеля только эти 10 контактов могут использоваться для сигналов режима Alt Mode.
 
 Восемь контактов USB 3.1 SuperSpeed могут быть переназначены для передачи не-USB 3.1 сигналов
 
Кроме того, устройства, использующие присоединённый кабель могут переназначить сигнал Vconn на контакте B5 наряду с неиспользованными контактами B6 и B7. Процесс входа и выхода в режим Alt Mode использует сообщения Vendor Defined Messages (VDMs).
 
Сообщения Vendor Defined Messages
VDMs являются уникальными по своей природе из-за наличия в каждом сообщении поля ID. Есть две категории идентификаторов: стандартизированный ID (SID) и вендорный (специфический) ID (VID). SID и VID назначаются USB-IF (Форумом Разработчиков) и имеют одинаковую структуру. USB-IF присваивает SID стандартным группам, которые имеют соглашение о взаимодействии с USB-IF, а VID назначает членам USB-IF и сторонним компаниям.
 
Впоследствии компании могут использовать VID и создать свой собственный вид связи, которая будет работать только между их собственными восходящими портами (UFP), как в предыдущих устройствах USB, и нисходящими портами (DFP) – так же, как и в множестве хостов с интерфейсом USB. Сторонние системы не смогут установить такую же собственную связь. Примеры SID – реализация передачи MHL и DisplayPort через USB Type-C.
 
Для того чтобы войти или выйти из режима Alt Mode, используются структурированные VDM. Они имеют чётко определенные, но расширяемые команды и являются модальными. Например, две команды «Enter Mode» и «Exit Mode». При включённом режиме Alt Mode может возникнуть необходимость в специализированных командах и данных, которые не укладываются в рамки отведённого структурированного формата VDM. Они называются неструктурированными VDM, которые обеспечивают возможность создания более гибких форматов, определяемых поставщиком.
 
Пользовательские возможности Alt Mode
Пока что группами стандартизации, имеющими соглашения с Форумом Разработчиков USB, разработаны два стандартизированных альтернативных режима: MHL и DisplayPort. Плюс ещё Thunderbolt 3 представляет собой запатентованный Intel альтернативный режим. MHL и DisplayPort сосредоточены на подключении изделий с поддержкой USB Type-C к внешнему дисплею.
 
Различие между каждым альтернативным режимом заключено в используемом стандарте связи и количестве контактов, необходимых для поддержки этого стандарта. Настройка связи для запрашиваемого альтернативного режима требует наличия у порта контроллера USB-PD, который будет обрабатывать переговоры согласно спецификации USB Power-Delivery. Разумеется, контроллер порта потребуется для обоих концов кабеля.
 
Поддержка USB Type-C
Потребители должны понимать, какая функциональность поддерживается их устройством. В отношении разъёма USB Type-C единственным обязательным требованием является реверсивность (двунаправленность), работа в режиме USB 2.0 и передача питания 5 В при 500 мА от DFP к UFP (от хостов к устройствам).
 
Помимо этих возможностей OEM-производители для обучения потребителей должны использовать логотипы с указанием поддерживаемой функциональности. Логотипы USB-IF могут быть использованы для тех продуктов, которые были сертифицированы в соответствии с USB-IF, и только в том случае, если в архиве USB-IF компания имеет действительное Лицензионное соглашение на использование товарного знака.
 
Логотип SuperSpeed USB указывает потребителю, что поддерживается передача сигналов USB до 5 Гбит/с, а логотип SuperSpeed USB 10Gbps – что поддерживается передача сигналов USB до 10 Гбит/с. Другие логотипы USB-IF указывают также, поддерживается ли USB Power Delivery.
 
Кроме того, в сочетании с логотипами USB-IF ОЕМ-производителями могут быть использованы логотипы MHL, DisplayPort или Thunderbolt. Это позволит потребителю знать, что в дополнение к поддержке функциональности USB поддерживается один из трёх альтернативных режимов.
 
На текущий момент известно о девайсах Apple MacBook и Chromebook Pixel – только эти устройства используют USB Type-C в альтернативном режиме. Но ведь времена меняются очень быстро, и новые отличия USB Type-C приобретут свою востребованность. Удачных приобретений!

Автор: Алексей Касьянов.