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.
Назначение контактов
Контакты разъёмов на схемах показаны с внешней (рабочей) стороны, если обратное не оговаривается особо.
Порт содержит 24 контакта (12 контактов на каждой стороне). «Верхняя» линейка нумеруется A1…A12, «нижняя» — B1…B12. По большей части линейки идентичны друг другу, что и делает этот порт равнодушным к ориентации штекера. Контакты каждой линейки можно разбить на 6 групп: USB 2.0 , USB 3.1 , Питание , Земля , Согласующий канал и Дополнительный канал . А теперь рассмотрим подробнее.
• Собственно, USB 3.1. Линии высокоскоростной передачи данных: TX+, TX-, RX+, RX- (контакты 2, 3, 10, 11). Скорость до 10 Гб/с. В кабеле эти пары перекроссированы, и что для одного устройства является RX, другому представляется как TX. И наоборот. По особому распоряжению эти пары могут переквалифицироваться под другие задачи, например — под передачу видео.
• Старый добрый USB 2.0. Линии низкоскоростной передачи данных: D+/D- (контакты 6, 7). Этот раритет включили в порт ради совместимости со старыми тихоходными устройствами до 480 Мб/с.
• Плюс питания — Vbus (контакты 4, 9). Стандартное напряжение 5 вольт. Ток выставляется в зависимости от потребностей периферии: 0,5А; 0,9А; 1,5А; 3А. Вообще, спецификация порта подразумевает передаваемую мощность до 100Вт, и «в случае войны» порт способен питать монитор или заряжать ноутбук напряжением 20 вольт!
• GND — «Земля»-матушка (контакты 1, 12). Минус всего и вся.
• Согласующий канал (или конфигурирующий) — СС (контакт 5). Это главная фишка USB type-C! Благодаря этому каналу система может определить:
— Факт подключения/отключения периферийного устройства;
— Ориентацию подключенного штекера. Как это ни странно, но разъём не абсолютно симметричен, и в некоторых случаях устройству хочется знать его ориентацию;
— Ток и напряжение, которое следует предоставить периферии для питания или заряда;
— Необходимость работы в альтернативном режиме, например, для передачи аудио-видео потока.
— Кроме функций мониторинга этот канал в случае необходимости подаёт питание на активный кабель.
• Дополнительный канал — SBU (контакт 8). Дополнительный канал обычно не используется и предусмотрен лишь для некоторых экзотических случаев. Например, при передаче по кабелю видео, по SBU идёт аудиоканал.
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:
Все эти разъёмы объединяет одна простая вещь: внутри находится четыре контактных площадки, которые обеспечивают подключаемое устройство и питанием, и связью:
| Номер контакта | 4 | 3 | 2 | 1 |
| Обозначение | GND | D+ | D- | VBUS |
| Цвет провода | Чёрный | Зелёный | Белый | Красный |
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.
Type-C – возможности
Как уже стало, надеюсь, понятно, новый разъем – это уже больше, чем просто USB, причем, намного больше. В, если можно так сказать, «базовой» конфигурации он обеспечивает работу USB 3.1 со всеми преимуществами этой новой версии интерфейса.
Все остальные «плюшки» – это альтернативные режимы работы Type-C, которые определенным образом помечаются на корпусе устройства. Причем, изменения могут приводить как к расширению используемых возможностей, так и к тому, что USB 3.1 может быть заменен на 3.0 или даже на 2.0. Приведем те варианты, которые могут встретиться на данный момент, ибо возможности этого разъема еще далеко не исчерпаны.
 |
DisplayPort. Через Type-C можно подключить внешний дисплей с максимальным разрешением 3840 х 2400 точек. Такая возможность должна быть отмечена либо на корпусе ноутбука соответствующим значком, либо указана в спецификации на устройство. |
 |
HDMI. Появилась возможность подключения внешних устройств без адаптеров, напрямую при помощи HDMI версии 1.4. |
 |
Thunderbolt. Поддержка режима совместимости с протоколом Thunderbolt 3. |
 |
Power Delivery (PD). Спецификация нового стандарта, обеспечивающего передачу токов мощностью до 100 Вт в обе стороны, что позволяет заряжать ноутбук через этот порт, или, наоборот, запитывать подключенное через него внешнее устройство, например, внешний дисплей. На корпусе устройства такой разъем обычно помечается буками PD, нанесением значка в виде батарейки, хотя могут быть и другие варианты. Если поддержки PD нет, то максимальный выдаваемый ток будет составлять 1.5 или 3 А в зависимости от модификации. |
 |
Поддержка протокола USB 3.1 Gen.1. Поддержка скорости работы до 5 Гб/с. |
 |
Поддержка протокола USB 3.1 Gen.2. Поддержка скорости работы до 10 Гб/с. |
Какие функции поддерживает Type-C, установленный в конкретной модели ноутбука, отмечается на корпусе, или же прописывается в спецификациях.
Для примера рассмотрим ноутбук-трансформер Lenovo Yoga 910. Он оснащается двумя портами Type-C, причем один из них работает на USB 2.0 (кстати, вот пример того, что обязательного наличия USB 3.1 никто не обещал), а второй – 3.0 с поддержкой DisplayPort. Причем, функция поддержки режима зарядки через этот разъем помечена просто значком электрической вилки, без изысков вроде логотипа «PD» и т. п. То же касается и поддержки подключения монитора. Это понятно только из документации на ноутбук.
Другой пример – ультрабук Asus ZenBook 3 UX390UA, в котором, если не считать аудиоразъем, установлен всего один Type-C. Зато он может почти все: к нему подключается блок питания, через него можно вывести изображение на внешний дисплей, обмениваться данными с внешними носителями со скоростями, соответствующими интерфейсу USB 3.1 Gen.1. Кстати, обратите внимание на маркировку разъема на корпусе. Все четко, ясно и понятно.
Обратная совместимость
Физический разъем USB-C не имеет обратной совместимости, в отличие от основного стандарта USB. Вы не можете подключить старые USB-устройства к современному крошечному порту USB-C, а также не можете подключить разъем USB-C к более старому и большему USB-порту. Но это не значит, что вам нужно выбросить все старые периферийные устройства. USB 3.1 по-прежнему обратно совместим со старыми версиями USB, поэтому вам просто нужен физический адаптер с разъемом USB-C на одном конце и более старым USB-портом на другом конце. Затем вы можете подключить свои старые устройства непосредственно к порту USB Type-C.
На самом деле, многие компьютеры в ближайшем будущем будут иметь как порты USB Type-C, так и более крупные порты USB Type-A, как, например, Chromebook Pixel от Google. Вы сможете постепенно переходить со старых устройств на новые периферийные устройства с разъёмами USB Type-C. Даже если вы получите компьютер только с портами USB Type-C, как новый MacBook от Apple, адаптеры и концентраторы восполнят этот пробел.
USB Type-C — достойное обновление. Это вызывает волну у новых MacBook и некоторых мобильных устройств, но это не технология Apple и не только для мобильных устройств. Со временем USB-C будет появляться во все большем количестве устройств всех типов. Когда-нибудь USB-C может даже заменить разъем Lightning на iPhone и iPad от Apple. Lightning не имеет многих преимуществ перед USB Type-C, кроме того, что это проприетарный стандарт, за который Apple может взимать лицензионные сборы. Представьте себе день, когда вашим друзьям, использующим Android, понадобится подзарядка, а вам не придётся произносить печальную строку «Извините, у меня только есть зарядное устройство для iPhone»!
Совместимость. Трудности «переходникового» периода
Если говорить о совместимости USB Type-C с устройствами, оснащенными портами USB предыдущего поколения, то, подключить их напрямую не представляется возможным из-за принципиальных отличий конструкции коннекторов. Для этого понадобится воспользоваться переходниками. Их ассортимент обещает быть очень широким. Конечно, речь не только о конвертации USB Type-C на формат других типов USB. Переходники для вывода изображения на экраны с традиционными портами DisplayPort, HDMI, DVI и VGA также будут доступны.
Apple одновременно с анонсом нового MacBook предложила несколько вариантов переходников. Одиночный USB Type-C на USB Type-A оценен в $19.
Учитывая наличие всего одного USB Type-C, владельцу MacBook наверняка не обойтись без универсального более функционального конвертора. Apple представила два таких адаптера. Один на выходе имеет сквозной порт USB Type-C, VGA и USB Type-A, второй вариант оснащен HDMI вместо VGA. Стоимость таких коробков – $79. Блок питания на 29 Вт с нативным USB Type-C завесил на $49.
Google для новой системы Chromebook Pixel предлагает одиночные переходники с USB Type-C на Type-A (вилка/розетка) ценой $13, за конвертер на DisplayPort и HDMI придется заплатить $40. Блок питания на 60 Вт оценен в $60.
От производителей оборудования традиционно не стоит ожидать гуманных ценников на дополнительные аксессуары. Производители переходников в предвкушении спроса на свои новые продукты. Belkin уже готова отгружать километры проводников, но их стоимость также низкой не назовешь ($20–30). Компания также анонсировала, но еще не представила переходник с USB Type-C на гигабитный порт Ethernet. Стоимость пока не объявлена, есть информация лишь о том, что он будет доступен в начале лета. Забавно, но, похоже, что до этого момента, чтобы подключиться к проводной сети, понадобится сразу использовать два переходника. Вполне возможно, что кто-то окажется расторопнее Belkin, раньше предложив соответствующий адаптер.
О заметном снижении цены можно будет говорить лишь после того, как аксессуарами с USB Type-C плотно займутся куда менее известные компании из «Поднебесной». Учитывая, какие перспективы открываются, полагаем, что за ними дело не станет.
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.
