Объясняем, что значит USB 3.2
Интерфейс USB (Universal Serial Bus – Универсальная последовательная шина) существует уже довольно долго, и все мы привыкли использовать его для подключения разнообразных устройств, от накопителей до клавиатур и мышек. Однако с течением времени все стандарты нужно обновлять в соответствии с актуальным оборудованием и пользовательскими потребностями.Спецификации и всевозможные технические детали относительно каждой версии стандарта USB объявляются организацией под названием USB Implementers Forum, основанной семью крупнейшими ИТ-компаниями с целью поддержки разработки высококачественных интерфейсов. Предложенные ей названия и спецификации всех версий USB были приняты практически всеми ИТ-компаниями по всему миру.
Представляем новые имена: USB 3.2 Gen1. USB 3.2 Gen2, USB 3.2 Gen2x2!
Система наименований новейших и самых скоростных версий стандарта USB является весьма запутанной, и ее последняя ревизия вновь поставит в тупик большинство пользователей. В последнюю неделю февраля 2019 года организация USB-IF объявила о ребрендинге версий USB 3.0 и USB 3.1 (да, у нас тоже возникло чувство дежавю).Еще больше хаоса добавляет решение о том, что версия, которая, как предполагалось, должна была называться просто USB 3.2 теперь получает название USB 3.2 Gen2x2! Она вдвое быстрее, чем USB 3.2 Gen2, отсюда и обозначение 2х2.
Такая странная система наименований может иметь под собой солидное техническое обоснование, однако для простого пользователя будет проблематичным уловить разницу между всеми этими версиями USB. На самом деле даже сейчас большинство покупателей с трудом понимают, какой скорости им следует ожидать от приобретаемого USB-устройства.
В следующей таблице представлены новые и старые названия, а также указана максимальная скорость каждой версии USB. Эта информация поможет вам лучше ориентироваться в мире USB-устройств.
| Поколение USB | |||
| Предыдущее название | USB 3.1 Gen 2 | — | |
| Новое название | USB 3.2 Gen 1 | USB 3.2 Gen 2 | USB 3.2 Gen 2×2 |
| Максимальная скорость | 5 Гбит/с | 10 Гбит/с | 20 Гбит/с |
| Тип разъема | Type-A и Type-C | Type-A и Type-C | Только Type-C |
Каковы главные изменения в новой версии?
a) Удвоенная пропускная способность по сравнению с предыдущим поколением – до 20 Гбит/с.b) Поддерживается лишь разъем USB Type-C (разъем Type-A данной версией стандарта USB не поддерживается).
*Стоит отметить, что устройства с интерфейсом USB 3.2 Gen2x2 будут появляться на рынке очень постепенно.
Разъемы USB Type-A и Type-C
Все мы сталкивались с ситуацией, когда штекер USB не входит в разъем с первой попытки по одной простой причине – вы повернули его не той стороной. Такой разъем называется USB Type-A, и он оставался неизменным на протяжении всей эволюции USB-устройств от первой до третьей версии стандарта.Разъем Type-C совместим со всеми предыдущими версиями стандарта USB и способен передавать до 100 Вт электроэнергии. Он также используется для передачи видео- и аудиосигнала, поэтому при наличии соответствующего адаптера через него можно подключать устройства с интерфейсами HDMI, VGA, DisplayPort и т.д. Иными словами, это идеальный универсальный разъем следующего поколения.
Впрочем, обратная совместимость разъемов Type-C может стать для некоторых пользователей палкой о двух концах, поскольку это позволит производителям продавать устройства, соответствующие старым версиям USB, под видом новых. Поэтому перед покупкой ноутбука, материнской платы или компьютера следует узнать, какие именно версии стандарта USB используют имеющиеся у них разъемы. Само наличие разъема USB Type-C не гарантирует поддержку новейшей и самой скоростной версии интерфейса.
Материнские платы MSI серии Z390 с разъемами Type-C
Материнские платы MSI серии Z390 для процессоров Intel Core девятого поколения могут похвастать поддержкой самой последней версии USB, доступной на данный момент. Некоторые из них, например модели MEG Z390 GODLIKE и MEG Z390 ACE, позволяют подключить пару корпусных разъемов Type-C. Подробную информацию об этих устройствах можно найти здесь.Следующее поколение: USB 4
Самая свежая новость от организации USB-IF является сюрпризом, особенно учитывая, что тут мы имеем дело с простым названием «USB4» для следующей версии стандарта (в оригинальном заявлении в названии не было пробела, поэтому мы не уверены, нужно ли его ставить или нет). Обращаем ваше внимание, что указанные ниже особенности являются примерными и в будущем могут быть изменены (оригинал официального заявления USB-IF можно найти здесь).Итак, вот главные изменения, которых мы ожидаем от USB 4:
a) Скорость передачи данных в 40 Гбит/с: Следуя традиции удваивать пропускную способность с каждым поколением интерфейса USB, новый стандарт будет поддерживать скорость до 40 Гбит/с. По сути, он сравняется со скоростью интерфейса Thunderbolt!b) Совместимость с Thunderbolt 3.0: Ожидается, что USB 4 будет совместим с некоторыми устройствами с интерфейсом Thunderbolt 3.0. Насколько эта совместимость будет широкой на практике будет понятно в дальнейшем.
c) Улучшенное распределение ресурсов: Данное улучшение, в теории, должно помочь всем тем, кто пользуется концентраторами. Ожидается, что USB 4 будет более эффективно распределять общую пропускную способность, чтобы передаваемые потоки данных (файлы, звук, видео) не мешали друг другу. Например, если вы подключили монитор формата 1440p, которому требуется 30% от общей пропускной способности (число выбрано случайно), то данные будут передаваться без остановок, используя оставшиеся 70%.
разъемы, расшифровка маркировки / Лайв им. Waldemarik / iXBT Live
Всех приветствую, кто заглянул на огонек. Речь в обзоре пойдет, как вы наверно уже догадались, о небольшом обзоре (фотохвасте) нескольких USB 3.0 кабелей и переходников. В обзоре будет небольшой экскурс по маркировке и небольшое тестирование, поэтому кому интересно, милости прошу под кат.
Общий вид USB 3.0 кабелей:
Внешний вид:
Первый кабель, о котором я бы хотел вам рассказать, является банальным удлинителем USB 3.0 Type A (папа) -> USB 3.0 Type A (мама). Поставляется в простом полиэтиленовом пакетике:
Длина кабеля 1м, маркировка кабеля E301195 AWM STYLE 2725 80°C 30V VW-1:
Оказывается, что большинство типов кабелей стандартизированы некой американской конторой Underwriters Laboratories Inc., которая разработала определенные стандартны и взымает определенную плату за их сертификацию. Дак вот, судя по маркировке, спецификации кабеля следующие:
— E301195 – это уникальный код производителя (в нашем случае производитель Espada)
— AWM (Appliance Wiring Material) – подкласс проводников, предназначенных для соединения электрических приборов и узлов
— 2725 – определенный код для конкретного типа кабеля, в нашем случае «Multiple-conductor cable using non-integral jacket» (один из типов многожильных кабелей). В спеках кода содержится описание структуры кабеля, минимальный диаметр жил, их материал, цветовая маркировка, а также материал изоляции
— 80°C– максимальная рабочая температура
— 30V – максимальное рабочее напряжение (30V переменного тока)
— VW-1 – знак того, что кабель прошел тепловой тест Vertical-Wire Flame Test (UL 1581 VW-1) на специальном стенде. Суть теста заключается в том, чтобы удостовериться, что при воздействии температуры (от горелки) в течение 15 секунд, изоляция кабеля не загорится. Всего делается 4 подхода. После этой картинки, думаю, все станет ясно:
Кому интересно, могут посмотреть в интернете более подробные описания.
На вид кабель достаточно качественный, через синюю изоляцию можно «нащупать» экранированную оплетку, защищающую кабель от всевозможных наводок. Оплетка соединена с обоими металлическими разъемами и гальванически развязана от контактов. Сами разъемы позолочены (покрыты нитридом титана для защиты от окисления) и вплавлены в достаточно мягкий изоляционный слой, чем-то напоминающий силикон. Разъемы имеют стандартные 9 контактов (4 основных контакта для совместимости с USB 2.0 и 5 дополнительных контактов):
Приятным бонусом можно считать то, что разъем USB 3.0 «мама» утоплен и не выставляется наружу, как у большинства подобных кабелей.
Для небольшого тестирования я подключил скоростную USB флешку Netac U903 64Гб напрямую к USB 3.0 порту компьютера, скорость была следующая:
Затем подключил флешку через USB удлинитель. Скорость нисколько не упала (в пределах погрешности программ), CRC суммы копируемых файлов совпадали:
Итого, на мой взгляд, качественный USB 3.0 кабель (удлинитель). В оффлайне цены начинаются от 350р.
Купить данный кабель можно в магазине GearBest – здесь. Не забываем, что треть стоимости можно скостить поинтами.
Следующий на очереди – фирменный кабель SSK USB 3.0 Type A (папа) -> microUSB 3.0 Type B (папа), длиной 60см.
Купить данный кабель можно в магазине GearBest – здесь.
Данный кабель поставляется в глянцевом антистатическом пакетике:
Внутри пакетика помимо самого кабеля, присутствует и сертификат качества:
К тому же, на обратной стороне пакетика присутствует защитный код, стерев который и пробив на сайте производителя, можно убедиться в подлинности изделия:
Маркировка кабеля E341631 AWM 20276 80°C 30V VW-1:
По маркировке практически все тоже самое, кроме уникального кода производителя и типа кабеля. В данном случае производитель KIM DING TAI GROUP CO LTD (E341631) и тип кабеля уже «Multiconductor cable with extruded non-integral jacket» (20276). Судя по всему, кабеля производятся по заказу компании SSK, а она уже продает их под своим брендом.
Контакты разъема также позолочены (покрыты нитридом титана), но сам материал изоляции чуть тверже, чем у предыдущего кабеля. Также присутствует экранирование:
Основное назначение данного кабеля – подключение различных внешних накопителей или адаптеров, имеющих встроенный мост (например, USB -> SATA) с соответствующим выходным разъемом. К сожалению, дополнительный разъем USB отсутствует, но поскольку у меня нет требовательных к питанию накопителей, для меня это не проблема. Если планируете подключать достаточно «прожорливые» внешние накопители от маломощных USB 2.0 портов, поищите вариант с дополнительным хвостиком, типа такого:
Купить можно здесь
Следом идет аналогичный USB 3.0 Type A (папа) -> microUSB 3.0 Type B (папа) кабель, но уже длиной 50см:
Покупал я его достаточно давно, но если не ошибаюсь, поставлялся он в обычном пакетике. Купить данный кабель можно в магазине GearBest – здесь.
Маркировка кабеля E318309 AWM 20276 80°C 30V VW-1:
Грубо говоря, по устройству он является аналогом предыдущего кабеля SSK. Отличие заключается лишь в другом производителе. Здесь, скорее всего, SHENZHEN CKL TECHNOLOGY CO.,LTD (E318309). В остальном все тоже самое.
К качеству изготовления нет абсолютно никаких нареканий: присутствует экранирование, контакты позолочены, разъемы надежно вплавлены в изоляцию. К сожалению, дополнительный USB 2.0 хвостик также отсутствует:
При сравнении кабелей, SSK более светлый и более грубый:
Ну и самый последний кабель на обзоре – адаптер USB Type C (папа) -> USB 3.0 Type A (мама).
Купить данный кабель можно в магазине GearBest – здесь.
Поставляется он в простом пакетике:
По большому счету, это больше переходник, нежели полноценный кабель. Приобретал его для миникомпьютера Beelink S1, обзор на который делал месяц назад. В данном миникомпьютере присутствует скоростной порт USB Type C, но вот адаптер для него в комплекте отсутствует:
На этом у меня все. За время работы кабелей, каких-либо неполадок не обнаружено, поэтому рекомендую к покупке!
Революция интерфейсов. USB 3.1 Type-C в деталях. Взгляд электронщика / Habr
- 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.
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 для тех кто уже торопится заказать первые образцы — микроконтроллер не имеет USB интерфейса и не является полным и законченным решением. Он может служить только в качестве менеджера питания. В данный момент открыт предзаказ на поставку образцов и демонстрационных плат. Судьба этого микроконтроллера видимо будет во многом зависеть от того, снабдит ли фирма — производитель разработчиков референсными библиотеками для его использования в разных режимах.
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.
Виды USB разъемов | Losst
Универсальная последовательная шина (Universal Serial Bus) или же просто USB — это промышленный стандарт, разработанный в середине 1990 годов для того, чтобы стандартизировать подключение периферии к компьютеру. Он заменил большинство интерфейсов и теперь является самым распространенным типом разъемов для потребительских устройств.
На сегодняшний день практически каждое устройство, будь оно портативным или стационарным, имеет различные виды USB разъемов. Но все устроено намного сложнее, чем считают новички. Сегодня мы рассмотрим виды USB портов и различные стандарты.
Содержание статьи:
Различные типы USB
У многих мог сейчас назреть вопрос: «Если USB должен быть универсальным, то почему он имеет большое количество типов?». Дело в том, что все эти типы USB разъемов выполняют различные функции. Это помогает обеспечить совместимость в случае выпуска устройства с улучшенными характеристиками. Давайте рассмотрим наиболее распространенные виды USB портов.
- Type-A — большинство кабелей имеют на одном конце коннектор этого типа USB, туда же относятся и кабели современных клавиатур и мышей. Этим же типом USB комплектуются персональные компьютеры и зарядные устройства;
- Type-B — это порт используется для подключения принтеров и других периферийных устройств к компьютеру. Но в настоящее время он не распространен так, как распространен USB Type-A;
- Mini USB — это был стандартный разъем для мобильных устройств до появления Micro USB. Этот разъем меньше стандартного, что и можно понять по его названию. Этот тип разъемов тоже немного устарел и был заменен Micro USB, но это не означает, что такие виды USB нигде нельзя найти;
- Micro USB — на данный момент является стандартом для портативных устройств. Его приняли все крупные производители мобильных устройств, за исключением Apple. Но Micro USB постепенно начинают заменять на USB Type-C. Кстати, существуют различные виды Micro USB разъемов, но об этом поговорим чуть позже;
- Type-C — такой кабель может иметь на обоих концах один и тот же коннектор. Заявлена более высокая скорость передачи данных и более высокая мощность по сравнению с предыдущими стандартами USB. Такой разъем использовала компания Apple для Thunderbolt 3. О USB Type-C мы поговорим чуть позже;
- Lightning — не относится к стандарту USB, но является фирменным интерфейсом для мобильной продукции Apple с сентября 2012 года. Устройства же до этого времени использовали менее компактный 30-pin проприетарный разъем.
USB 3.0
Новый стандарт обеспечивает более высокую скорость передачи данных и при этом имеет обратную совместимость со старым стандартом. По форме USB 3.0 и USB 2.0 Type-A одинаковы, просто новый стандарт окрашен в синий цвет, чтобы отличить USB 3.0 от 2.0.
Но увеличение скорости будет только в том случае, когда разъем, куда вставляется кабель или флеш-накопитель должен быть USB 3.0, и сам кабель или флеш-накопитель должен иметь коннектор USB 3.0.
Также кроме USB 3.0 Type-A существуют и другие типы разъемов USB 3.0. Type-B и его Micro версия имеют дополнительные контакты, чтобы обеспечить более высокую скорость передачи данных, что разрушает совместимость этих разъемов со старыми версиями, но старые USB 2.0 устройства можно подключить в новые USB 3.0 разъемы, но прироста скорости вы не получите.
Micro USB
Если у вас есть Android устройство, то вам нужно иметь Micro USB кабель. Даже самые ярые фанаты Apple не могут избежать этого типа разъемов в портативных аккумуляторах, колонках и другом.
Также имеются деления на типы разъемов Micro USB. В основном используется Micro USB Type-B, Type-A особо не распространен, да и я его в реальной жизни никогда не видел. То же самое относится и к Mini USB.
Если вы начнете покупать много гаджетов, вы скоро начнете использовать разные провода для разных устройств, все равно же нет разницы. Так что вам не придется докупать дополнительные провода, если вы их не теряете и не рвете.
При покупке кабеля люди обычно покупают самые дешевые, что я вам делать не советую, так как качество такой продукции может быть очень плохим. В дальнейшем это приведет к неработоспособности кабеля.
Также определитесь с длиной кабеля. В поездке короткий кабель удобен, но дома с таким вы будете сидеть на полу возле розетки. Длинный же кабель будет запутываться и всячески мешать вам. Для портативного аккумулятора у меня кабель длиной в 35 сантиметров, а кабель для зарядки смартфона дома длиной в 1 метр.
USB On-The-Go
USB On-The-Go (USB OTG) — это относительно новый стандарт, позволяющий вставлять в портативные устройства флеш-накопители, предназначенные для других USB интерфейсов, кабели, чтобы заряжать что-либо от аккумулятора вашего портативного устройства и так далее. USB OTG поддерживает не только USB Type-A, но и другие виды USB портов.
А теперь представьте, что у вас есть внешний жесткий диск, смартфон и ноутбук. Какие действия вы выполните для того, чтобы переместить какой-либо файл с внешнего жесткого диска на ваш смартфон? Самый простой способ — это сначала переместить файл с внешнего жесткого диска на ноутбук, а с него на смартфон.
А теперь представьте, что вы имеете USB OTG переходник. Просто вставьте переходник в смартфон, а в него кабель от внешнего жесткого диска. Необходимость в ноутбуке отпадает. Удобно?
К сожалению, не все устройства поддерживают USB On-The-Go, так что перед покупкой переходника советую вам проверить ваше устройство на поддержку USB OTG.
Переходники для Lightning существуют и они даже с версии iOS 9 везде работают, но называть это OTG как-то не особо хочется.
USB Type-C
Этот новый стандарт имеет большой задел на будущее. Во-первых, он быстрый и может передавать большие токи, во-вторых, его можно вставить любой стороной и на обоих концах провода может быть один и тот же коннектор.
В 2015 году компания Apple потрясла весь мир, выпустив MacBook с одним USB Type-C разъемом. Это может быть началом тенденции.
Сейчас существует немало устройств с USB Type-C разъемом. Для подключения к компьютеру стоит использовать USB Type-C — USB Type-A кабель, если у вас нет такого же разъема в компьютере.
Покупать дешевые USB Type-C кабели не стоит, совсем не стоит. Очень просто убить ваше устройство. К тому же по такому кабелю проходят большие токи, так что некачественный кабель еще и приведет к пожару. Не жалейте денег на качественный кабель.
Выводы
Сегодня мы рассмотрели различные виды USB разъемов и стандартов. Теперь вам известны все популярные типы USB разъемов. Надеюсь, что эта информация была полезной для вас. Если это так, то не поленитесь, пожалуйста, оценить эту статью ниже.
Источник: makeuseof.com
Разъем USB 3.0 type A
Разъем USB 3.0 type A — распиновка, описание, фотоОписание USB 3.0 type A
| штекер USB 3.0 type A | гнездо USB 3.0 type A |
В настоящее время разъемы и кабели USBзанимают доминирующие позиции на рынке. Большинство современных устройств поддерживают передачу данных по USB-интерфейсу. Разъемы USB питаются напряжением 5 В и током до 0,5 А, а для USB версии 3.0 – 0,9 А. Отсюда следует что максимальная мощность подключаемого устройства не превышает 2,5 Вт или 4,5 Вт для USB 3.0. Этого вполне достаточно для подключения маломощных и портативных устройств (телефонов, плееров, флэшек, карт памяти)
Разъемы USB v2.0 и USB v3.0 классифицируются также по типам (тип A и тип B) и по размерам (MiniUSB и MicroUSB).
Спецификация USB 3.0 повышает максимальную скорость передачи информации до 5 Гбит/с, что на порядок больше 480 Мбит/с, которые может обеспечить USB 2.0. Таким образом, скорость передачи возрастает с 60 МБ/с (30 МБ/с эффективных) до 600 МБ/с.
Версия 3.0 отличается не только более высокой скоростью передачи информации, но и увеличенной силой тока с 500 мА до 900 мА. Таким образом, от одного порта можно запитывать большее количество устройств, а также отпадает необходимость использования внешнего питания для некоторых устройств. В спецификации USB 3.0 разъёмы и кабели обновлённого стандарта физически и функционально совместимы с USB 2.0, причём для однозначной идентификации разъёмы USB 3.0 принято изготавливать из пластика синего цвета (у некоторых производителей — красного цвета). Кабель USB 2.0 содержит в себе четыре линии — пару для приёма/передачи данных, плюс и ноль питания, разъём «A» имеет 4 контакта. Для передачи высокоскоростных SuperSpeed сигналов в USB 3.0 добавлено ещё четыре линии связи (две витые пары) и один контакт сигнальной земли (GND_DRAIN), в результате чего кабель стал гораздо толще. Новые контакты в разъёмах USB 3.0 расположены отдельно от старых в другом контактном ряду.
Распиновка USB 3.0 type A
| штекер | гнездо |
| Вывод | Название | Цвет провода | Описание |
|---|---|---|---|
| 1 | VCC | Красный | +5В |
| 2 | D- | Белый | Данные — |
| 3 | D+ | Зеленый | Данные + |
| 4 | GND | Черный | Земля |
| 5 | StdA_SSTX- | Синий | USB3 передача- |
| 6 | StdA_SSTX+ | Желтый | USB3 передача+ |
| 7 | GND_DRAIN | Белый | Земля |
| 8 | StdA_SSRX- | Фиолетовый | USB3 приём- |
| 9 | StdA_SSRX+ | Оранжевый | USB3 приём+ |
© pinov.net 2018
USB 3.0. Распиновка
Распиновка коннекторов USB 3.0 типа A
Распиновка коннекторов USB 3.0 типа B
Кабель «USB-A 3.0 to USB-B micro 3.0»
Обратите внимание! У всех коннекторов «USB 3.0 типа B» назначение контактов RX и TX (приём и передача) меняется местами. Таким образом контакты RX разъёма A в кабеле соединены с контактами TX разъёма B. И наоборот — контакты TX (разъём A) соединены с контактами RX (разъём B).
Схемы распайки гнёзд USB 3.0
Поделиться новостью в соцсетях
Интерфейс USB 3.0: теория
Интерфейс USB, название которого переводится как «универсальная последовательная шина», успешно решил задачу, которая ставилась его создателями. Он практически вытеснил все морально устаревшие внешние интерфейсы для подключения периферии к компьютеру, возведя в ранг само собой разумеющихся такие функции, как «горячее» подключение, автоматическая индентификация и установка драйверов, простое расширение количества портов, подключение устройств по цепочке.
Благодаря USB мы имеем внешние сменные накопители, не требующие специальных приводов для своей работы, нам не требуются дополнительные устройства и ПО для обмена данными с любыми мультимедийными, коммуникационными устройствами. USB — по-настоящему универсальный и гибкий интерфейс, снявший большое количество ограничений и упростивший работу с компьютером для людей, слабо разбирающихся в технике.
Тем не менее на сегодня у USB имеются недостатки, и самым главным из них является низкая пропускная способность. Все мы знаем, что интерфейс USB версии 2.0 поддерживает режим работы High Speed, обеспечивающий в теории скорость обмена в 480 Мбит/с (около 60 МБ/с). Но из-за особенностей протокола обмена данными и архитектурных решений, примененных в USB, реализовать такую скорость на практике не представляется возможным. Максимум, что мы можем получить от USB 2.0, — это порядка 35—38 МБ/с.
Этой пропускной способности уже не хватает внешним накопителям, особенно настольным жестким дискам, которые сегодня способны выдавать данные с постоянной скоростью выше 150 МБ/с. Совершенно не хватает скорости USB 2.0 для внешних видеокарт, устанавливаемых в мониторах с подключением по USB: доступные разрешения приходится ограничивать, а передаваемые данные — тем или иным способом сжимать. Не хватает скорости для веб-камер, устройств видеозахвата, ТВ-тюнеров с поддержкой HD.
Интерфейс USB 3.0 получил статус официального в 2008 году, но на рынок реально пришел в конце 2009-го. Как и раньше, он был разработан корпорацией Intel при поддержке консорциума USB IF. При создании новой версии универсального интерфейса разработчики ставили перед собой сразу четыре противоречивые задачи:
1) повысить скорость подключения устройств как минимум в 10 раз;
2) обеспечить полную совместимость с USB 2.0 как для устройств, так и для хоста;
3) обеспечить экономичный расход энергии шиной и устройствами;
4) улучшить возможности питания устройств по интерфейсу USB.
Заметим, что задача снижения энергопотребления стала особенно актуальной с развитием мобильных технологий. Дело в том, что во многих ноутбуках подключение внутренних устройств осуществляется по интерфейсу USB, проложенному внутри корпуса. Это касается прежде всего веб-камер, кардридеров, модулей Bluetooth, некоторых модулей Wi-Fi. В то же время интерфейс USB изначально не был рассчитан на мобильные системы и имеет достаточно простую схему управления энергопотреблением. Кроме того, в силу особенностей архитектуры он интенсивно «нагружает» все каналы (трафик, по сути, является широковещательным, доводится до всех устройств).
Все вышеперечисленные задачи были успешно решены, но не совсем стандартным способом.
Скорость
Интерфейс USB 3.0 — это фактически новый интерфейс, сохраняющий совместимость с прежними вариантами реализации универсального интерфейса. Принцип кодирования и модуляции был позаимствован у современных последовательных интерфейсов PCI Express и Serial ATA, хотя протокол обмена данными совершенно другой. Архитектурно USB 3.0 представляет собой все тот же хост-центрический интерфейс с физической топологией «многоуровневая звезда», но с логической топологией «шина» (все устройства равноудалены от центра и нумеруются последовательно). Для оптимизации прохождения трафика введена маршрутизация, которую осуществляют хабы (включая корневой хаб, объединенный с контроллером).
Пропускная способность USB 3.0 первой версии составляет 5 Гбит/с (как у шины PCI Express 2.0), или около 500 МБ/с (из-за применения кодирования 8b/10b каждый байт представлен 10 битами). Однако это еще не предел, и разработчики заявляют о возможности безболезненного масштабирования скорости в несколько раз. При этом больше не потребуется пересматривать основы интерфейса, как это было сделано с USB 3.0.
Для реализации требуемой пропускной способности не удалось использовать прежний электрический интерфейс, и USB 3.0 фактически представляет собой два различных интерфейса. Разъемы и кабели содержат электрические линии как старого USB 1.0/2.0, так и нового USB 3.0. Соответственно, новый интерфейс (режим работы) получил название SuperSpeed, или сокращенно SS. При подключении устройств на стадии согласования скоростей выбирается один из двух интерфейсов. При этом в режиме SuperSpeed из прежнего интерфейса USB 2.0 используется только питание.
Для обеспечения нормальной работы схемы «двойного» интерфейса пришлось придумать особые разъемы, которые, с одной стороны, были бы полностью совместимы с портами USB 1.0/2.0, а с другой — обеспечивали возможность использования нового интерфейса.
Кабель USB 3.0 содержит как неэкранированные линии старого интерфейса, так и экранированные — нового. В первой версии интерфейса линии по-прежнему электрические, однако стандарт допускает в перспективе их замену на оптические, с добавлением нового вида разъемов.
Порты USB 3.0
Как известно, в интерфейсе USB предусмотрено два вида портов — Type A и Type B. Это не прихоть разработчиков, а особенность реализации хост-центрического интерфейса, в котором имеется четкая иерархия: хост (вычислительное ядро) полностью управляет всеми устройствами, подключенными к нему. Поскольку одно и то же физическое устройство может выполнять функции и хоста, и периферийного устройства, порты пришлось сделать разными во избежание путаницы.
Порт типа А (нисходящий) принадлежит хосту, к нему подключаются периферийные устройства. В стандарте USB 3.0 дополнительные контакты нового интерфейса реализованы за счет варьирования глубины их расположения в разъеме.
Внешне разъем выглядит почти так же (производители могут маркировать их цветом, обычно синим), но в его глубине можно обнаружить новые контактные площадки. Порт типа A допускает установку как старого кабеля, так и нового, с линиями SuperSpeed.
Порт типа B (восходящий) располагается на периферийном устройстве, для которого по каким-либо соображениям желательно использовать отсоединяемый, а не фиксированный кабель. В данном случае дополнительные контакты расположены рядом с основными, с изменением формы розетки и вилки.
Тем не менее совместимость со старыми разъемами и кабелями сохранилась.
Кроме того, в стандарте USB 3.0 появилась возможность подачи дополнительного питания на устройство (до 5 Вт), с одновременным увеличением мощности, подаваемой по основным линиям питания (до 4,5 Вт). Для этих целей разработан особый вид разъема — Powered Type A/Type B.
Для компактных и портативных устройств создан разъем Micro USB 3.0, который представляет собой фактически два разъема рядом (из-за высокой плотности основной разъем не удалось дооснастить новыми контактами). Также сохранилась функция USB OTG, благодаря которой через один разъем можно подключать устройство и как хост, и как периферию.
Энергопотребление
Для снижения энергопотребления проделана большая работа, которая заключается в изменении самих принципов взаимодействия хоста с устройствами (устройства с устройствами по-прежнему работать не могут). Каждая из линий подключения устройств может находиться в одном из 4 состояний, характеризующихся различным энергопотреблением.
Пересылка всего трафика через все линии и порты, сделанная в USB 1.0/2.0 для упрощения логики работы хабов, отменена — хабы осуществляют маршрутизацию, посылая пакеты только в те порты, которые необходимы для достижения конкретного устройства. Кроме того, хаб с упреждением информирует каждое устройство об ожидаемой нагрузке, а значит, устройство способно самостоятельно управлять линией, по которой оно подключено к хабу. Динамически меняя состояние линий, вся шина может существенно сэкономить энергию, которая в данном случае не расходуется зря.
Интересно также отметить, что энергию в USB 3.0 могут экономить не только устройства, но и сам хост. Каждое устройство обязано предоставить информацию о том, какую минимальную скорость обслуживания оно способно «выдержать» без ущерба для функционирования. На основе этих данных хост (читай — ноутбук или портативный плеер) может перейти в максимально «глубокое» состояние энергопотребления — понизить частоту процессора, например. Конечно, если среди подключенных устройств встретятся модели, не поддерживающие USB 3.0, описанная схема работать не будет.
Итоги
Таким образом, мы можем подвести промежуточные итоги.
1) USB 3.0 — это совершенно новый интерфейс, реализованный параллельно со старым.
2) Совместимость с USB 2.0 сохраняется в полном объеме.
3) Для работы USB 3.0 требуется новый кабель, содержащий новые разъемы и дополнительные линии. По стоимости он будет существенно отличаться от старого.
4) Хабы USB 3.0 реализуют более сложную логику, а потому будут ощутимо дороже.
5) Помимо достижения более высокой скорости (в 10,4 раза выше, чем у USB 2.0), новый интерфейс обеспечит более экономный расход энергии, что актуально для мобильных систем.