Универсальный USB-C – почему он стал стандартом для интерфейса устройств
Использование единого стандарта для управления всеми устройствами – труднодостижимая цель в сфере персональных технологий. В лучшем случае вы окажетесь на поле войны форматов, на котором фракция побеждает в течение нескольких лет, пока её не уничтожит совершенно новая технология. VHS съел Betamax, затем был вытеснен DVD, который исчез перед лицом Blu-ray, стандарта, который сам по себе отбил рынок у своего главного конкурента – HD DVD, и теперь столкнулся с угрозой от потоковых онлайн-сервисов.
Но USB-C совсем другое дело. И, возможно, он даже станет истинно универсальным, как предполагает его аббревиатура (Universal Serial Bus).
Порты USB Type-C теперь можно найти на самых разных устройствах – от простых внешних жестких дисков до кабелей для зарядки смартфонов. Хотя все порты USB-C выглядят одинаково, не каждый из них предлагает одинаковые возможности. USB-C может появляться везде, но он не выполняет одинаковые функции везде.
Вот руководство по всему, что может сделать с USB-C, и какие из его функций вы должны искать при покупке вашего следующего устройства USB-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.
Распиновка USB 3.1 Type-C
«Полосатым цветом» здесь изображены контакты неизолированного провода.
Странным решением было отмаркировать провода D+ и D- не как в USB 2.0, а наоборот: D+ белый, D- зелёный.
Серой обводкой помечены провода, чей цвет по словам Википедии не регламентирован стандартом. Автор вообще не нашёл каких-либо указаний на цвета проводов в официальной документации.
Распайка коннекторов Type-C ▼
Схема типового кабеля USB-C «вилка-вилка»▼
Альтернатива: USB-C адаптер
Если вы планируете использовать разъем USB-C лишь время от времени, или просто не хотите возиться с разборкой компьютера, вам может пригодиться специальный переходник USB-C то USB-3,1. В частности, для ноутбуков и мини-ПК это может быть единственной альтернативой, т.к. в них просто нет возможности для установки карты PCI Express.
Здесь стоит обратить внимание на поддержку в данном адаптере стандарта USB 3.1 или 3.2, чтобы не терять скорость. Подобные адаптеры уже присутствуют на рынке электроники, в том числе их можно найти на Aliexpress по цене около 280 руб.
Альтернативный режим. Не USB единым
Порт USB Type-C изначально разрабатывался в качестве универсально 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 4 K (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 скоростных 4 линии. В этом случае будет доступны режимы вплоть до 5K (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.
Преимущества USB Type-C
Несмотря на все вышенаписанное, USB Type-C можно уверенно назвать шагом вперед для индустрии. Установка данного разъема позволит производителям делать более тонкие компьютеры и мобильные устройства с меньшим количеством портов, высочайшей скоростью передачи данных и лучшей передачей звука в наушники. В будущем, если USB Type-C выбьется в массы, разъему удастся заменить не только порт 3,5 мм для наушников, но и HDMI — интерфейс, используемый для передачи видео. Так USB Type-C заменит привычные сегодня разъемы и станет универсальным стандартом в любой ситуации.
Что есть внутри Type-C
А теперь давайте разбираться, что внутри вообще может быть. Итак, вы купили кабель Type-C, что он может внутри содержать, какие протоколы и стандарты.
- USB 2.0
- USB 3.0
- USB 3.1 первого поколения или 2 поколения
- Power Delivery
- Вisplay Port версии 1.4 с поддержкой разрешения 8к
- HDMI версии 1.4b
- MHL
- VirtualLink для подключения VA комплектов
- Ну и, конечно, Thunderbolt 3
В данный момент также тестируются протоколы USB 3.2, Base-T Ethernet и PCI Express.
Только представьте, если вы сможете воткнуть видеокарту напрямую в материнскую плату по Type-C. Например, внутри разъемы сделают вместо PCI Express. Звучит неплохо, а уж если питание по ним сделать, ну вообще красота получится. Стандартов много, кабель может включать либо сразу все, либо какие-то, либо вообще включается только один.
Допустим, вы купили кабель Type-C, грубо говоря, он плохо передает данные, то есть медленно, либо вообще не передает, а только заряжает. Такое вполне может быть — производитель сам выбирает, что ему нужно в данном кабеле.
Для примера, покупаем MacBook, есть стандартный кабель Type-C с двух сторон, а передавать данные по Thunderbolt 3 он не умеет, только заряжать. Ну, вот вам и Apple. Поэтому еще раз говорю, будьте внимательны, что покупаете, это что касается портов «папа».
Теперь вход «мама». Есть у нас MacBook 12-дюймовый там есть Type-C. Поддерживает он USB 3.1, Power Delivery, а также Display Port версии 1.2, значит к нему можно подключить флешки, можно его зарядить и внешний монитор. Но внешнюю видеокарту или звуковуху подключить нельзя будет.
А теперь берем MacBook pro 2016-2018 годов, там поддержка Thunderbolt 3, поэтому внешняя видеокарта будет работать. И если для использования Thunderbolt 2 нужен переходник, то Thunderbolt 3 как раз таки помещается в обычную USB-C, а он, на минуточку, включает в себя скорость 40 гб/с. Зачем так много? Сейчас объясню.
Смотрите также: Xiaomi Mi Alpha R — новый раскладывающийся смартфон, который можно раздвинуть в планшет
Большая пропускная способность Thunderbolt 3 обеспечивает последовательное подключение периферии к ПК. То есть подключили вы к MacBook монитор 5к разрешением, в мониторе есть ходы USB Type-C и так далее, подключаем к нему мышку, клавиатуру SD-карту, внешний жесткий диск и все работает.
Во-вторых, большая пропускная способность, как я уже сказал, обеспечивает подключение внешних видеокарт. То есть берем обычную видеокарту от стационарного ПК, кладем ее в специальный бокс и подключаем по Type-C к ноутбуку или даже планшету — такое тоже не редкость.
И все бы хорошо, если бы не кабель, их много, все они на одно лицо и какой выбрать? В случае с Thunderbolt 3 кабеля делятся на два типа: пассивные и активные. Пассивные кабели развивают скорость в 40 гб/с только при длине менее 45 см. Если больше, то довольствуетесь 20 гб/с, зато они всегда совместимы с периферией для стандарта USB 3.1.
Активные кабели отличаются более высокой ценой и использованием трансиверов на коннекторы для обеспечения стабильной скорости на протяжении всего провода. Такой кабель при длине в 2 метра выдает все 40 гб/с, но в случае с подключениями USB периферии ограничивает стандартом USB 2.0 с пропускной способностью 480 мб/с.
Кабели с Type-C так же влияют на потребляемую мощность при зарядке. Причем в случае с MacBook все зависит от серийного номера, определенная модель подходит к определенному ноутбуку. Если серийник начинается с комбинацией букв и цифр C4M или FL4, то перед нами кабель на 29 или 30 ватт. Если DLC или CTC, то на 61 или 87 ватт соответственно.
При использовании китайских проводов остается надеяться на добропорядочность умельцев из поднебесной, но лучше покупать всегда оригинальное, иначе можно хорошенько попасть. На сгоревший адаптер, телефон, ноутбук и в худшем случае, квартиру.
А вы слышали о быстрой зарядки OPPO Find X — 30 минут и 100%, представляете какой это мощности зарядное устройство и что самое главное — какой толщины там кабель. Если вы возьмете кабеля, какого нибудь Redmi с Type-C, воткнете в стандартное зарядное устройство OPPO Find X, то, скорее всего, этот кабель расплавится, ну или просто сработают предохранители.
Возвращаясь к нашим друзьям китайцам, хочу вас предостеречь — дешевые аксессуары покупать не стоит. А что касается USB хабов для тех же MacBook или может быть для ноутбуков с Type-C, не нужно брать вот такие.
Возьмите с кабелем, они хотя бы не будут расшатывать разъемы.
Неопознанные коаксиальные объекты
Оказывается, запутаться в кабелях можно, даже если он всего один и, к тому же, универсальный. Большинство критики USB-C связано именно с проводами и идентификацией их при покупке. Несколько важных критериев для упрощения этой задачи.
Согласно спецификации существует четыре типа кабелей:
- полнофункциональный (Full-Featured Type-C Cable) — на обоих концах полнофункциональные штекеры;
- USB 2.0 (USB 2.0 Type-C Cable) — на обоих концах штекеры с поддержкой только USB 2.0;
- интегрированный (Captive cable) — на одном конце один из видов штекеров USB-C, а другой конец является несъемной частью устройства, например, зарядного;
- активный (Active cable) — на обоих концах полнофункциональные штекеры.
Вдобавок ко всему есть еще Thunderbolt3 (TBT3). Это отдельная история, выходящая за рамки данного материала. Просто отметим, что такие кабели маркируются обособленно «Thunderbolt3», а с обеих сторон используются штекеры типа Full-Featured. Более ясной картина должна стать, когда в боевой режим переведут стандарт USB4, включающий TBT3 в альтернативном режиме.
Первое, на что стоит обратить внимание при выборе это поддерживаемый стандарт. Если кабель планируется активно использовать для передачи данных, а тем более для подключения монитора, то убедитесь, что он полнофункциональный. Это нетривиальная задача, поскольку далеко не все производители указывают данную характеристику в документации (при наличии таковой).
Вот пример отличного кабеля, который поддерживает только USB 2.0:
В данном случае производитель известный и дорожит своим именем, поэтому на сайте хоть и не сразу, но можно найти, что максимальная скорость — 480 Мбит/с. Подобных кабелей на рынке много.
А вот пример полнофункционального кабеля:
Если информация по кабелю отсутствует, но есть возможность его визуально оценить, то присмотритесь к штекеру. В полнофункциональном штекере должно быть минимум 22 или 24 контакта. В разъеме USB 2.0 такого не будет, он улыбнется вам немного беззубо:
Второй слон, на котором держится мироздание USB-C, это уровень поддерживаемой мощности. Причем изменяться может и ток, и напряжение: кабель USB Type-C должен заряжать не только смартфоны и планшеты, но и ноутбуки и даже мониторы. Рабочее напряжение типичного зарядника ноутбука лежит в диапазоне 17–20В, а монитору порой и все 100Вт подавай! Вот и приходится USB-C наряду с поддержкой тока до 5А расширять границы поддерживаемого напряжения до 20В.
А как же не сжечь любимый планшет, спросите вы? Разруливает это все тот же протокол USB PD посредством переключения профилей питания. После установления соединения устройства пытаются договориться, кто сколько может и кому сколько надо. Для безопасности «разговор» начнется с напряжения 5В.
Есть четыре уровня: 7.5Вт, 15Вт, 27Вт и 45Вт. Для каждого из них своя конфигурация напряжения и тока. Например, для 15Вт доступны варианты с 5В и 9В, а для мощности свыше 45Вт добавляются 15В и 20В.
Кабели ранжируются по силе тока, на которую они рассчитаны. Есть три варианта: 1.5А, 3А и 5А. Всегда обращайте внимание на этот параметр! Не допускается подключение монитора кабелем менее 5А.
Третья значимая характеристика кабеля — его длина. Ниже таблица по рекомендованной длине пассивных кабелей. Активные кабели содержат дополнительные трансмиттеры для обеспечения передачи сигнала.
