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
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
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?
Поживём — увидим как оно выйдет. Пока же будем надеяться на лучшее, хотя в переходный период точно придётся не легко. Понимаю, что моя статья ответила далеко не на все вопросы о новом стандарте, но пора закругляться и браться уже за работу, а то у меня вырисовывается как раз первый клиент, который уже мечтает о плате с поддержкой USB Type-C. Есть шанс протестировать это чудо технологий на практике и затем поделиться уже личным опытом.
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 TimsTims 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.
Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.
Color
MacIn
USB 2.0 — господь и Type A — пророк его.
maximw
Color
Скорее всего, на lightning есть
злаядобрая сотня патентов, описывающих каждую мелочь в конструкции (ну или один толстый патент, я не разбираюсь)monah_tuk
Кто бы напомнил мне, когда буду дома у родителей найти советский коннектор, сделанный по типу лайтнинга, и сфотографировать его. Да он громоздок, но суть передаёт. Я вообще, пока рос рядом с военными, на радиосвалке встречал такие решения, которые сейчас вылазят в новом качестве, но обпатентованные по самое нехочу. Воистину: всё новое — хорошо забытое старое.
iliasam
Не об этом речь?
ayakovlev
Какая прелесть! Хочу разъем с накидной защелкой. Подключать его — одно удовольствие.
Отключать — другое.
ploop
Отсыпать? У меня много было :)
Штука надёжная, но габариты…
monah_tuk
Практически. Внутренняя фишка почти такая же (если не такая же), а вот корпус другой. Но суть передаёт: центральная мощная площадка с контактами с двух сторон и ответная часть — втулка.
encyclopedist
Это очень похоже на крайне распространённый ещё 15 лет назад Centronix Connector (также известный как Micro Ribbon), который массово использовался для LPT и SCSI.
ploop
Не очень он похож, только расположением контактов. Этот здоровый и брутальный, рабочее напряжение до 700В.
progchip666 Автор
Я где то читал что данный стандарт является свободно распространяемым. Патенты вроде есть, но служит для защиты от патентных троллей. Вопрос правда насколько этот глобальный патент распространяется конкретно на конструкцию разъёмов…
Color
Насколько опять же я читал (не могу ручаться за достоверность источника), именно из-за патентов Apple долгое время никто
кроме китайцевне мог сделать такой же простой и удобный интефейсmiddle
Стандарт-то свободно распространяемый, а аналогичные решения — нет.
eyeofhell
При перемещении кабеля вверх-вниз и влево-вправо в разъеме центральная часть «ходит» гораздо меньше, нежели обод. А Ломаться все равно будет целиков :).
tzlom
Потому что одно из требований к разъёму — нагрузки на кабель должны ломать штекер а не разъём, если пересмотреть все варианты — этот действительно самый хрупкий, и это плюс, т.к. кабель гораздо дешевле устройства с развороченым разъёмом. Вы можете сказать что а Эппл же сделала по другому, но у Эппл не было задачи сделать разъём универсальным, поэтому они могли создавать любые требования к креплению разъёма к плате и корпусу и следовать им без оглядки на потребности широкого применения разъёма
maximw
По-моему как раз таки наоборот. Хрупкая часть — пластиковая вставка — в разъеме. И она будет ломаться.
Кроме хрупкости есть еще проблема. В разъем, особенно мобильных устройств, набивается пыль и ворс. Иногда это может даже приводить к плохому контакту.
Очистить эппловский очень просто любыми предметом типа зубочистки. С новым USB будет сложнее.
vlivyur
У меня пока единственный сломанный micro-USB (ну и вообще USB) и сломалась именно вот эта центральная пластиковая фигня. А кабель хорош, работает до сих пор.
progchip666 Автор
Я пока не виден ни одного разъёма на 100 ватт подобных размеров, который сочетал бы в себе ещё и передачу сигнала на частоте 10 ГГц, плюс к тому был расчитан на 10 000 подключений!
Поэтому его нельзя сравнивать с микроUSB. Он вообще не имеет аналогов на мой взгляд сегодня!
sabio
Быть может, ещё потому, что когда контакты «наружу», гораздо выше риск их закоротить и получить 5 В (с 3 А!) на какой-нибудь из линий передачи данных. Т.е. во все устройства придётся ещё добавлять защиту от таких вот сюрпризов.
ploop
Любой стандарт USB (по спецификации) допускает коротыш любых линий на любые. Даже питания.
maximw
Кстати, да возможно вы правы. Уточнил в статье у stpark, что источник питания может быть с любого конца провода, и даже динамически меняться.
Quiensabe
Имхо, в голосовании не хватает самого логичного пункта — «в первое время возникнет путаница и проблемы, но за несколько лет, этот стандарт и его производные вытеснят большинство конкурентов и займут доминирующую нишу».
progchip666 Автор
Когда что то побеждает с огромным перевесом голосование становится неинтересным. Будем считать что это позиция воздержавшихся.
eta4ever
Интересно, когда наступит новый мировой порядок, и при нагрузке на излом будет ломаться не разъем в устройстве (бывает, с куском платы), а копеечный кабель? Похоже, не на этой итерации.
MacIn
Как минимум, размещение разъемов вертикально снижает риск выламывания. Это — реальность, как минимум, в некоторых Lenovo такое есть.
eta4ever
По-моему, это не принципиально. Если только направление излома меняется на менее «удобное».
MacIn
Смотря, что является причиной выламывания…
Goodkat
Наверное, это уже запатентовано Эплом — у меня с полдюжины их родных кабелей переломились у основания, но не один разъём в устройстве из примерно десятка их гаджетов. Правда, и кабели там не копеечные, возможно поэтому :)
www.google.co.nz/search?q=apple+cable+broken&tbm=isch
SerDIDG
Из 4х кабелей, что у меня были, не один не удалось так порвать. Представить не могу, каким испытаниям нужно подвергать бедный кабель. А вот у друзей это норма, умудряются даже самсунговский рвать. =)
evr1ka
Тю… 3 секунды не усмотришь за ребенком, и не только оборванный кабель, но и окислившийся контакт. И без даташита знаю что они по центру (по окислам от слюны).
Тоже сначала восхищался элегантностью, теперь больше ценю микроюсб. Хотя у него тоже противостояние слюне так себе… Но его хоть почистить удается иголкой и спиртом. Да и заменить дешевле.
SerDIDG
Китайские лайгинги тоже не дорогие, но я бы не рискнул )
Goodkat
Нормально, только после установки iOS 8 айфон начал ругаться, что кабель «несовместим», но заряжает.
Goodkat
Да никаких особенных испытаний, кроме ежедневной зарядки. Ну, может изредка хватал телефон забыв предварительно выдернуть кабель. Просто кабели у Эпла хлипкие. Может и специально так сделано, чтобы ломался кабель, а не разъём. А может, чтобы чаще докупали новые :)
На тему самсунгов: при мне у товарища выпал из рук внешний аккумулятор подключенный к смартфону, аккумулятору и microUSB-кабелю хоть бы хны, а вот разъём в Galaxy Note (I или II, не помню точно) выломался, когда аккумулятор повис на кабеле.
hungry_ewok
>они ввели систему силовых профилей.
/хмуро/
… очередной виток патентованного маразма «для возможности зарядки нашего устройства установите драйвер»…
… очередной вал вирусни выжигающей устройства через изменение профиля…
grossws
Эта часть согласования происходит на аппаратном уровне. Железке на вирусы плевать с выходного каскада.
PsyHaSTe
За согласование ятп отвечает все же контроллер, а уже были статьи про badUSB. Что мешает контроллеру завысить требуемое напряжение?
progchip666 Автор
Вот тут я не уверен. Пока мне удалось найти только один прибор, который управляет профилями и это микроконтроллер, который кстати ещё не поступил в широкую продажу. Но и он перепрошиваемый. На начальном этапе все, кроме может эппла, вряд ли рискнут организовать работу с профилями храдверно. Слишком большой риск, что вместо глюков придётся партию устройств выжигать.
Подкинуть коллеге по работе вирус, который выжгет его новейший смартфон подав на него двадцать вольт конечно кошерно!!!
progchip666 Автор
На самом деле думаю аппаратно реализуют защиту от перенапряжений со стороны заряжаемого устройства. Дело в том что устройства с этим портом обязаны иметь на входе электронный ключ и отслеживать напряжения. В случае повышения напряжения выше нормы они будут моментально отключать силовые линии. Ну и банальную хардверную защиту с помощью супрессоров и т.п. никто не отменял.
Одно можно сказать — порт превращается в весьма интеллектуальное устройство и стоимость его изготовления неминуемо вырастет.
grossws
На те же зарядки для часто ставят специальную микруху для управления зарядкой, но оно относительно простое (см. BCS, www.usb.org/developers/docs/devclass_docs)
amarao
hardware is software.
Как вы думаете, через какое время у нас появятся softusb платы, которые требуют драйвера, который загружает фирмварю?
grossws
Зависит от соотношения производительности и стоимости решения. Кому они нужны, если не обеспечат производительность близкую хотя бы к 3.0?
Кусок чипа, выполненный как ASIC может стоить ощутимо дешевле, чем полноценный контроллер (пусть даже Cortex-M0/M0+). В текущий момент USB реализуют, в основном, аппаратно. Программно реализуют либо потому, что контроллер совсем дешевый и не имеет аппаратной поддержки (например, большая часть семейства AVR), либо на FPGA, чтобы экспериментировать в тот период, пока чипы с аппаратной поддержкой не стали массовыми, либо на FPGA, когда установка дополнительного чипа неоправдана экономически (на FPGA осталось достаточно вентилей).
Аналогичная ситуация была с 40GbE, либо безумно дорогие решения для разработки устройств до массовых PHY для 40GbE, либо уже готовые ASIC. Делать программно что-то кроме конфигурации на медленном внешнем чипе никто не будет.
amarao
Конкретные цифры настроек с большой вероятностью проще грузить из софта, чем из железа. Заметим, нам не нужны гигантские мощности, нам надо всего лишь управлять питанием. И эта-то часть (выбор протокола) прямо-таки просится в софт. А где «в софт», там и «блобик от драйвера» для экономии памяти на хранении блобика.
nomadmoon
То есть в тот же размер 4-х контактного разьема они хотят запихать 12 контактов? Что то меня терзают сомнения в надёжности этого решения. Им бы еще размер пластиковой части стандартизировать, тогда разъемы на компе можно было бы делать заглубленными и там бы еще как то бы держалось более менее надежно.
Goodkat
Вот-вот.
У эпловского лайтнинга по 8 контактов с каждой стороны, и периодически на них налипает грязь (видимо, попадает на кабель через телефон, а в телефон — из кармана, так как сам кабель всегда лежит на одном месте), и тогда пропадает контакт, пока не почистишь кабель. Иногда помогает просто перевернуть его другой стороной.
А тут ещё больше контактов на меньшей площади.
gwer
Допустим, вставить-вынуть кабель можно десять тысяч раз. А сколько проживут контакты в разъеме при 20В, 5А? Не будут ли они подгорать? Особенно, если не покупать совсем уж дорогие кабели.
ukku
20в 5а стартует не с самого начала
progchip666 Автор
Согласен. Контакты подгорают по большей части в момент контакта. Однако в момент размыкания тоже. Наверняка найдутся пользователи, которые будут спотыкаться о шнуры и дёргать их не отключив порт программно. Так что выгорание всё таки будет присутствовать.
Вообще успех этой затеи очень сильно будет зависеть от того получится ли наладить производство качественных кабелей и найти способ отличать их от китайских подделок. Не знаю уж как, может делать их активными, чип идентификации в них запихивать?
ploop
Это 99% пользователей. Иначе нафига оно нужно?
Идеальный вариант, но цену кабеля такого представляете?
progchip666 Автор
чипы идентефикации нынче стоят недогоро. Куда их только не вставляют, в банковские карточки, картриджи, проездные билеты.
ну а дальше есть выбор.
Хочешь — покупай за пару долларов кабель с непонятным происхождением, но на свой страх и риск.
Хочешь сертифицированный под данный профиль и от известного бренда. С гарантией того что он не задымится при зарядке ноута и не попортит контакты разъёма в твоём аирбуке, стоящим кучу зелени. Но уже за 20 долларов.
ploop
А их не подделают китайцы? Например, чипованный кабель за 5$, но с голимыми проводами.
Вот тут точно страх: без чипа устройства могут работать, например, только на первом профиле, а тут сразу пятый врубят, и кабель погорит…
progchip666 Автор
Не знаю. Конечно китайцы могут подделать всё. Но качественно исполненный чипованный кабель подделать сложнее. Вообще думаю от того можно ли будет отличить качественный кабель от подделки очень сильно зависит успех данной затеи. Китайцы умудряются даже кабели по USB2.0 сделать так, что они глючить начитают.
kahi4
Аирбук, скорее всего, без проверки сертификации кабеля просто его проигнорирует. Iphone, например, нехотя заряжается от неродных зарядок (подставлял пару раз так: поставил на ночь на зарядку, утром беру телефон, читаю «зарядка не сертифицированная, поэтому
хрен тебене буду заряжаться и выключается с севшей батареей, а уже бежать нужно). Впрочем, я не знаю точно логику определения сертифицированно ли зарядное устройство, покуда с одним и тем же блоком питания раз через раз ругается.ploop
Два резистора на линиях данных. Номиналы не помню.
grossws
Точнее сказать резистор между D+ и D-, см. USB BCS
ploop
А, почемуто думал, что между двумя D и землёй…
grossws
В случае обычного порта есть пара резисторов (D+ и GND, D- и GND).
lim
Четыре, а не два.
grossws
Т. е. они вместо варианта из BCS используют свой?
ploop
Если не ошибаюсь, там есть несколько режимов по потреблению тока. Думал, сопротивлением разруливается, оказывается дают потенциал на шину.
progchip666 Автор
Возможно он просто проверяет возможность выдачи нужного зарядного тока. Для ускоренной зарядки аккумулятора применяются достаточно хитрые профили, с изменяемыми в зависимости от степени заряда токами. Если источник питания не может обеспечить нужного тока при нужном напряжении он может ругнуться.
Если у вас глубокая разрядка аккумулятора, то тока может не хватить, если надо только чуть чуть подзарядить, то подойдёт и китайский палёный.
Возможно с этим связана проблема ругани через раз.
kahi4
Китайский паленый заряжает заметно быстрее родного. Правда побаиваюсь, что и батарею он убивает тоже заметно быстрее родного да и первое время боялся, что он вообще выжжет телефон, но пока последствия не проявились.
progchip666 Автор
Теоретически такая продвинутая фирма как Apple не может себе позволить напрямую подсоединять аккумулятор к внешнему разъёму. Там должна стоять микросхема контроллер зарядки, особенно учитывая то что аккумулятор в их телефонах не является легкосменным и его порча ведёт к серьёзным проблемам для клиента.
Я до сих пор юзаю свой раритетный IPhone первой модели, привезённый из штатов и он работает с родным аккумулятором до 5 дней, если не слишком увлекаться разговорами. при этом заряжаю от чего попало. Одно время появились проблемы, но оказалось забился пылью разъём за много лет. Почистили в сервисе, сейчас работает как новый. Не было бы там контроллера зарядки, давно бы уже умерли аккумуляторы.
grossws
Никто не заряжает Li-Ion/Li-Po напрямую, жить всем хочется. Иначе можно легко выбить зарядку в защиту (по КЗ) или подорвать аккум =))
encyclopedist
Когда производители ноутбуков вставляют идентификацию блоков питания, то почему-то все ругаются.
ColorPrint
Одно дело когда кто во что горазд реализует и идентифицирует, другое — когда идентификация по жестко заданному набору стандартных профилей.
vsb
Я думаю, самые длинные контакты отключатся первыми и сразу отключат ток, идущий по высоковольтным контактам, поэтому искрить не должно.
ploop
Самые длинные — как раз силовые (GND и V+), при вынимании они будут держать контакт. Но разорвутся управляющие питанием CC1-CC2, и в этот момент электроника может снять нагрузку с силовых, что при дальнейшем вытягивании и размыкании их исключит искрение.
amarao
Успеет?
Допустим, разница в длинне 2 мм. Предположим, у нас кабель длинной 1м и запасом хода в 10см. Мимо пробегает дитё со скоростью 4м/с, задевает кабель. Первые 10см кабель даёт слабину, дальше выдёргивается. Дано: равнобедренный треугольник с длиной коротких сторон 0.5м, и высотой 0.1м. Высота треугольника удлинняется со скоростью 4м/с. Через какое время короткая грань увеличится до 0.502 м?
При одного катета в 0.1м и гипотенузе в 0.5м мы имеем третью сторону в 0.4898979м. После удлиннения гипотенузы на 2 мм она остаётся та же, а второй катет становится 0.502, задача вычслить первый (то есть высоту большего треугольника). Это 0.012004м, то есть изменение составит 0.002004м (округляем до тех же 2мм).
При скорости в 4м/с это произойдёт за 1/2000с, то есть за 500µs.
Точно электроника успеет разорвать цепь?
А давайте, я ещё в электромагнетизм поиграю.
(поиграв)
Нет, слишком сложно для меня. Основная идея, что у нас есть ЭДС от индуктивности провода и протекающего тока (которая даже на микронных расстояниях при сопротивлении воздуха в тераомы превращается в гигавольты), но есть и напряжение пробоя для воздуха, которое исчисляется в киловольтах на мм, то есть на микронных расстояниях превращается в единицы вольт. Вот где-то на балансе этих величин искра и возникает. Кто бы посчитал?
ploop
Да вы маньяк прям :)
Так резко дёрнуть — возможно не успеет. Стандартное вынимание будет где-то со скоростью 1 см/с, быстрее просто неудобно. Тогда успеет.
Может и вообще забьют на это дело, это же просто мои предположения.
encyclopedist
Конечно успеет. За 0.5 мс разорвать цепь не проблема. И индуктивность провода на таких временах не сыграет.
ploop
Демается мне, первое время Type-C будет использоваться просто как удобный разъём для USB-2 и всячкеских зарядок. А дальше время полкажет.
TimsTims
Как будут в одной цепи работать устройства, потребляющие 20в и 5в?
ploop
А как они могут оказаться в одной цепи?
TimsTims
Не так выразился — Смотрите, у компьютера например всего один выход usb. К нему нужно подключить мышку, клаву, принтер и например дисплей.
Все устройства потребляют 5в, а дисплей хочет 20в. Поясните, как и через что устройства будут подключаться?
Спасибо
ToSHiC
В USB не бывает пассивных соединителей же, если вы хотите несколько устройств в один порт воткнуть, то нужен хаб. А раз есть хаб, то он может быть достаточно интеллектуальным, чтобы распределять энергию и включать разные профили питания на разных портах.
TimsTims
Значит, для подключения периферии теперь обязательно хаб нужно подпитывать внешним блоком питания — чтобы в случае чего выдавать 20в.
Раньше такие хабы питались в основном от компьютера, и всегда везде выдавали 5в. Теперь же уже непонятно кто кого должен питать — или хаб, В который входит блок питания, питает компьютер, или компьютер питает хаб от своих аккумуляторов, если нет электричества, а тебе нужна клава и мышь…
Собственно вопрос — что произойдет, если вдруг погаснет электричество и хаб питавший ноутбук вдруг перестанет получать энергию? Поидее они должны будут поменяться ролями кто кого питает?
ploop
Стоп, хаб на входе всегда может выставить нужный профиль (который он поддерживает), например пятый (20В). А на выходах — в зависимости от подключенного деваса. Надо тебе 5В — держи, тебе 12 — пожалуйста, главное, чтобы суммарная мощность не превысила 100Вт.
Но по суммарной мощности и существующие хабы делят её (естественно если они без внешнего питания).
progchip666 Автор
Ну тут есть определённые трудности. Что если одно устройство попросит от хаба 20 вольт, а второе 12 а третий пять. Получается в хабе необходимо будет устанавливать DC-DC преобразователь.
Для хабов с питанием от сети это сравнительно просто реализуется. Для тех же кто будет получать энергию через тот же USB разъём чехарда с входными и выходными напряжениями превращается в страшный геморой. Представляю как уже сейчас ломают себе голову инженеры, специализирующиеся на разработке импульсных источников питания!!!
ploop
Естественно. Вот этот преобразователь, стоимостью в 1$, понизит с 20 до 5 с током до 3А. И он же до 12 (настраивается). Разве сейчас это проблема?
progchip666 Автор
Универсальный преобразователь вниз-вверх и вверх-вниз с ценой деталей 1 доллар, на 5-20 вольт и 100 ватт, который по габаритам спокойно влезет в ноутбук для вас не проблема.
Сколько возьмёте за то чтобы повторить это устройство, которое «уже давно разработали инженеры»? Чур я первый в очереди из клиентов.
ploop
Во-первых только вниз. Входящий канал по мощности должен быть заведомо выше исходящих.
Во-вторых на фото преобразователь с такими характеристиками: диапазон входных напряжений 4.75...23 вольт, выходных 1...17В. Цена
Сложно распаять пять таких блочков на плату для 5-портового хаба?
progchip666 Автор
Нет, поехали. Всё не так. Вернее не совсем так.
Представьте ситуацию. Хаб пассивный. Вы втыкаете его в устройство, которое собираетесь использовать как питающе, а оно поддерживает лишь профиль 5 вольт. Отлично А теперь врубаете в него устройство, которому надо 12 и надеетесь что оно заработает.
Получается хаб должен уметь в идеале преобразовывать напряжение не только сверху в низ, но и снизу вверх.
Кстати для понижения напряжения тоже необходимо импульсник использовать, у линейных стабилизаторов слишком низкий КПД. Собственно для DC-DC преобразователя не много сложнее преобразовать напряжение вверх чем вниз. Вот только схемотехника преобразователей вниз отличается от преобразователей вверх. И чем о больших мощностях идёт речь, тем отличия эти заметнее. В общем задача решаема, но достаточно сложна. Есть над чем поломать голову схемотехникам!
ploop
В смысле без питания? Настоящие пассивные USB-хабы только китайцы додумались делать (разъёмы в параллель + светодиод)
Ни в коем случае. Я бы при запросе более высокого профиля сделал мигающий светодиод, с надписью типа «Low power», а хаб переведёт включенное устройство в режим первого профиля (устройство должно быть к этому готово). Либо обесточит совсем.
Но более низкий профиль, по идее, позволит выполнять некоторые операции с ведомым устройством. К примеру, подключили монитор к телефону — работать он не может, а сервисные функции (прошивку залить) — вполне возможны. Ну так… в качестве фантазий :)
Да ея в курсе про DC-DC. При наличии нужной мощности получить любой букет напряжений не проблема. На самой простой материнке таких преобразователей россыпь, мощностями свыше 100Вт.
vanxant
Надуманная проблема. Посмотрите профили. Если у вас устройство только на 5В, то это профиль 1 и максимум 10 Вт. При всем желании, ничего, требующего 12В вы запитать не сможете просто из-за недостатка мощности.
Это как если бы вы пытались запитать игровой комп от блока питания смартфона, и при этом ругались на сетевой фильтр)
Finesse
Монитор и мышь, подключенные к компьютеру
ploop
Выше ответили — нужен хаб, или разные порты.
progchip666 Автор
В одной — никак. При присоединении по умолчанию подаётся пять вольт. Пятивольтовый профиль поддерживается любым устройством. В случае, если оба устройства поддерживают спецификацию с 20 вольтами и если именно её необходиомо сделать активной они переходят в соответствующий режим.
Собственно в этом механизме вся фишка и заключается!
forgot10
А где можно почитать про PCI Express на Type-C? Поверхностное гугление ничего не даёт.
Тема интересна во многих планах, в том числе и в возможности подключения той же видеокарты на портативный ультрабук. Мне бы такой вариант позволил совсем отказаться от десктопного ПК.
CodeRush
Ну нужно нам такого счастья, извините.
PCIe — это возможность иметь по несколько OptionROMов в каждом устройстве на шине, которые выполняются в контексте BIOSа и могут быть использованы для атаки на него. А т.к. SecureBoot пользователи почему-то дико не любят, то внешние интерфейсы с PCIe — «входные ворота инфекции». А если вдруг от OROMов вредоносных защитились — ну даже и без них PCIe-устройство может инициировать DMA со всей физической памятью, кроме SMRAM, и утащить у вас все пароли и ключи шифрования, которые неосмотрительно хранятся в RAM. Эту проблему решает IOMMU, который включен у двух с половиной параноиков, остальные надеются на то, что им ничего вредоносного в PCIe не попадет, а тут его в каждый USB-порт предлагают добавить…
ToSHiC
Эпл наконец то дожила до момента, когда не нужно делать док-станцию :) Можно подключать ноутбук одним шнурком к стационарному монитору, и будет там сразу и сеть, и USB, и картинка, и зарядка.
q_styler
Почему ещё никто не выложил xkcd про стандарты?
nomadmoon
Первый же коммент. Просто он настолько заминусован что мало заметен.
kahi4
Потребительское ИМХО: слишком дорого, чтобы стать доминирующим и исключающим. Даже менее впечатляющих по характеристикам HDMI стоит занебесные деньги, этот стандарт будет еще дороже. Клавиатура за 150 рублей только за один коннектор USB3.1-C будет стоить полторы тысячи. Придется покупать хабы (вряд ли многие решатся пихать несколько портов, максимум — два).
А если 2/3 устройств будут с все тем же старым добрым USB2.0, смысла с нового маловато, разве что для особой перефирии, например, монитора. Но видеоадаптеры итак имеют свой зоопарк стандартов, да и нужно будет либо обновлять все устройства сразу, либо опять брать хаб, чтобы он извлекал из этого порта видео-сигнал и транслировал его в тот же HDMI.
Ну и слишком ненадежная конструкция, чтобы завязывать на ней большое количество устройств. Дернул провод — ноутбук на полу либо с выломанным портом. Магнитный порт выглядит интереснее, но добиться большой скорости передачи данных в нем сложнее. Я все мечтаю, когда же все станет беспроводным? Останется разве что питание.
ploop
Зачем? Только разъём за 30 центов. Сама клавиатура будет работать на USB-1
kahi4
В идеальном мире да, в нашем за одну модную наклеечку цену завысят. Хотя совсем бюджетные модели, скорее всего, действительно так и будут работать.
progchip666 Автор
Китайцы уже сегодня продают на алибабе переходники по вполне божеским ценам. Кстати в связи со своим проектом собираюсь понакупить разных, чтобы качество проверить. Если времени хватит, то сделаю обзор, но уже наверно на GT.
ploop
Сделайте, очень интересно. Думаю, вам не жалко будет один проверить на прочность, в режиме краш-теста :)
progchip666 Автор
Собираюсь проверить и не на одном, поскольку взялся за проект с использованием этих разъёмов. Так что возьму и для препарации и для крэштеста. Очень самому интересно глянуть как устроены китайские переходники!
ad1Dima
> Я все мечтаю, когда же все станет беспроводным?
А что, кроме питания (хотя и тут есть qi), сейчас не существует в беспроводном варианте?
ploop
Угу, особенно клавиатур и мышей :)
ad1Dima
никак не могу понять, с чем должно согласовываться ваше предложение. Это про qi для клавиатур и мышей? Если так, то для мышей такое уже много лет. С ходу правда нашел только у Apple
ploop
Это сарказм про «А что… сейчас не существует в беспроводном варианте?»
Krey
Объемы компонентов будут миллиардные что ведет к копеечной цене.
dmitrmax
Количество проводов в новом стандарте по сравнению с изначальной идеей простой последовательной шины заставляет вспомнить аффоризм: «С нашей новой 105-кнопочной мышью вы забудите о таком ужасе, как клавиатура!»
aLexusPro
Проблема разности стандартов не стоит сегодня так остро как 10 лет назад. Силовые кабели — толстые и прочные, скоростные — хрупкие и сложные, остальные — дешевые и доступные. У эплов такие, у винды — сякие. Вопросы если и есть, то скорее к надежности, долговечности и удобству. На уровне замечаний. Скажем, мини-юсб отменить, микро-юсб сделать симметричным (или круглым), HDMI научить питать и т. д.
Кучу дорогих проводов покупать бессмысленно, на среднюю семью одних зарядок надо штук 10-15, чтобы были и в офисе, и в машине, и дома, и в запасе. По цене фирменного HDMI покупать эти расходники? А для телека, приставки и кучи всего другого тонкими и дешевыми не обойдешься. В итоге у меня вместо 5 HDMI, 5 USB-B и десятка MicroUSB будет 5 желтеньких дорогих, 5 синеньких нормальных и десяток красных на убой. И полсотни контроллеров в придачу, чтобы техника разобралась кого как подключили. Гениально!
Сделали бы 3-4 понятных калибра, подправили бы универсальность, выдали бы рекомендации по применению разъемов производителям — и ок. Все равно заряжаться удобнее с магнитиками. Передавать данные уже почти всё умеет по воздуху. Электричеству нужны не контроллеры и микроскопические контакты, а толстые безопасные провода. Людям — понятные решения. Пришел в магазин, увидел зеленый треугольный разъем, метраж выбрал, купил, и пошел домой подключать новый принтер. А не в наклеечках разбираться что с чем и куда совместимо, и можно ли вообще этой наклеечке доверять.
Если же всё ради домохозяек, чтоб они втыкали проводок, а умная электроника сама разбиралась кто кого питает и кому что передает, то с тайп-си домохозяйки только быстрее запутаются.
SunX
>Скажем, мини-юсб отменить,
Не трожте мини-USB, он гораздо удобнее в случаях, когда не так сильно нужна компактность (80% случаев)
>микро-юсб сделать симметричным (или круглым),
Вот и придумали USB Type-C
>HDMI научить питать
Он и так умеет, например мне кажется где-то видел, как Raspberry Pi запитывали через HDMI. + Chromecast и подобные представляют из себя флешку, вставляющуюся в HDMI телевизора и от него и питающиеся.
ToSHiC
На счёт питания по HDMI — это не правда. Всякие хромкасты питаются от usb того же телевизора, а не по HDMI.
SunX
Похоже в целом Вы правы. А я так надеялся, что хромокасты работают только от HDMI =(.
Но есть такая штука как MHD (https://ru.wikipedia.org/wiki/Mobile_High-Definition_Link), которая использует HDMI кабель как для питания, так и для данных (Если оба устройства умеют MHD).
nickolaym
Логотип-то явно у пепси-колы украли!
m2k
Больше времени инвестировали в технологии, а не в брендинг :)
fsmoke
Конструкция USB ужасна, а конструкция USB 3.1 C ещё ужаснее — мне всегда было интересно, кто занимается разработками подобных маразмов. Есть простая конструкция данная нам природой — это вилка и розетка. Зачем делать вилку, внутри которой розетка, которая вставляется в розетку внутри которой вилка — это абсурд. Помню, когда увидел Apple lightning подумал — вот оно — будущее USB — почти идеальная конструкция — простая и, относительно, надежная, надеялся, что обойдут патенты и сделают что-то подобное, но нет же, давайте вывернем все шиворот-навыворот. Я уже не говорю про защелки, которые находятся почему-то на кабеле. Сложность конструкции просто ад! Люди умудряются даже у порта USB A пластиковый «язычок» сломать, а тут я чувствую сервисные центры работой по перепайке портов будут обеспечены на 10 лет вперед.
encyclopedist
Защелки специально сделаны на кабеле. Потому что они со временем ослабевают, а заменить кабель проще. Поэтому же защелки расположены на вилке и у micro USB, и это существенное улушение по сравнению с обычным USB.
microtrigger
С вводом профилей питания вирусописателям и другим заинтересованным сторонам будет где развернутся. При том я уверен на 90% что первые реализации управления профилями будут стандартизированы по API но не иметь какой либо защиты на программном уровне. Так же отчасти по этому популярны будут самые живучие, те самые дорогие и поддерживающие полный фарш по профилям и имеющие полную аппаратную защиту девайсы. Остальные будут проходить суровую фильтрацию бытием с кучей однобоких китайских поделок, обеспечивающих все 100Вт без всяких там запросов со стороны подключенного девайса + кривобокий или вредоносный софт внесет свою лепту.
imwode
удалено
Pasha4ur
Жаль, что юсб сразу не сделали таким, чтобы можно было вставлять любой стороной. Сколько люди тратят времени и нервов на то, чтобы вставить флешку нужной стороной.
Иногда можно почувствовать себя чемпионом по жизни, уставившись флешку в неизвестный девайсы с первого раза :)
А сзади на плате можно разместить штук 16 таким мелких разъемов. Эх, мечты )
ploop
Так ему уже сколько лет — раньше простое подключение «на горячую» да питание по шине было прорывом.
Pasha4ur
У меня первый пк был уже с юсб 2.0, поэтому, наверное, и требования уже выше. Думал, что всегда «на горячую» можно было. Хотя у некоторых плат интел проблемы были. Горели мосты. Я такие старые платы с дырками в чипах видел в сервисе
ploop
С USB — да, всегда, он для этого и разработан. Всё остальное, что было до него — на свой страх и риск. Электроника нежная раньше была, чтобы воткнуть COM, LPT и др. было желательно выключить машину. Система не могла определить включенный девайс, опрашивала порты либо при загрузке, либо работала с ними принудительно по команде пользователя. Плюс здоровенные разъёмы, отдельное питание девайсу, и всё в этом роде.
MacIn
СОМ при этом чуть более живуч, а вот принтер подключать на ходу — дело рисковое.
ad1Dima
Да что там, если девайс подключали в первый раз, то надо было:
1) выключить комп (желательно полностью обесточить)
2) подключить устройство
3) загрузиться
4) установить драйверы (обычно с нескольких дискет)
5) перезагрузиться.
Все это минимум на час.
Это к концу 90х уже были устройства plug-n-play…
ploop
Которые тогда называли plug-n-pray :)
MacIn
Вот так и приходит старость — помню еще как стыковать ИРПС и com-порты…
Pasha4ur
*вставив. Т9