Перейти до вмісту

USB-C

Очікує на перевірку
Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
(Перенаправлено з USB Type-C)
Роз’єм USB Type‑C
Ілюстрації повнофункціональних роз’ємів Type‑C (гніздо ліворуч, штекер праворуч)
Тип Цифровий аудіо/відео/дані/живлення – роз’єм
Історія виробництва
Розробник USB Implementers Forum
Розроблено 11 серпня 2014 (опубліковано)[1]
Виготовлення 12 серпня 2014 – дотепер[1]
Попередник Усі попередні USB роз’єми (Type‑A, ‑B, ‑AB та їх різні розміри: Standard, Mini, Micro)
DisplayPort
Mini DisplayPort
Lightning[2]
Загальні характеристики
Виводи 24
Роз'єм USB-C

USB‑C, або USB Type‑C, — це 24-контактний реверсивний роз’єм (не протокол), який замінив усі попередні USB-роз’єми, визнані застарілими у 2014 році, а також роз’єми Mini DisplayPort і Lightning[3]. Він використовується для передачі даних (наприклад, аудіо або відео), живлення або одночасно для обох цілей, для підключення до дисплеїв, зовнішніх накопичувачів, мобільних телефонів, клавіатур, тачпадів, мишок і багатьох інших пристроїв, іноді через хаби чи док-станції. USB‑C підтримує не лише технологію USB, а й інші протоколи передачі даних, включно з Thunderbolt, PCIe, HDMI, DisplayPort та іншими, і має можливість розширення для підтримки майбутніх протоколів.

Розробка роз’єму USB‑C почалася у 2012 році компаніями Intel, Apple Inc., HP Inc., Microsoft та USB Implementers Forum. Специфікація Type‑C 1.0 була опублікована USB‑IF 11 серпня 2014 року, а у 2016 році була прийнята Міжнародною електротехнічною комісією як «IEC 62680‑1‑3».

USB Type‑C має 24 контакти і реверсивний. Позначення «C» відрізняє його від попередніх USB-роз’ємів, які називалися Type‑A або Type‑B. Раніше кабелі USB мали кінець «A» для хоста та кінець «B» для периферійного пристрою, тоді як USB‑C можна підключати будь-якою стороною. Для сумісності зі старим обладнанням існують кабелі з одним кінцем Type‑C і іншим — Type‑A або Type‑B.

Позначення «C» стосується лише фізичної конфігурації роз’єму, а не його специфічних можливостей чи продуктивності, таких як Thunderbolt 3, DisplayPort 2.0 або USB 3.2 Gen 2×2. Хоча USB‑C є єдиним сучасним роз’ємом для всіх USB-протоколів, він може використовуватися й без участі протоколу USB. Залежно від підтримуваних протоколів, хоста, проміжних пристроїв (хабів) та периферії, з’єднання USB‑C зазвичай забезпечує значно вищу швидкість передачі даних і потужність порівняно з попередніми роз’ємами.

Пристрій із роз’ємом Type‑C не обов’язково підтримує будь-який протокол передачі USB, USB Power Delivery чи альтернативні режими — роз’єм Type‑C застосовується в різних технологіях, але обов’язково підтримує лише деякі з них.

USB 3.2, випущений у вересні 2017 року, повністю замінив специфікації USB 3.1 (і, відповідно, USB 3.0). Він зберігає попередні режими передачі даних SuperSpeed і SuperSpeed+ та додає два нові режими з дволанковою передачею сигналу на швидкостях 10 Гбіт/с (SuperSpeed USB 10 Gbps; сирі дані: 1,212 ГБ/с) і 20 Гбіт/с (SuperSpeed USB 20 Gbps; сирі дані: 2,422 ГБ/с). Вони застосовні лише з повнофункціональними кабелями та роз’ємами USB‑C, а також сумісними хостами, хабами та периферією.

USB4, випущений у 2019 році, є першим стандартом передачі даних USB, який застосовується виключно через роз’єм USB‑C.

Перехідник з USB-A на USB-C

Роз’єм має компактні габарити (8,4 × 2,6 мм), овальну форму та 24 контакти: живлення, заземлення, USB 2.0, високошвидкісна передача даних, канали конфігурації та VCONN для активних кабелів. Механічний ресурс — близько 10 000 підключень.

USB‑C не є протоколом передачі даних — він лише визначає фізичну форму роз’єму. Через нього можуть працювати USB 2.0, USB 3.x, USB4, Thunderbolt, DisplayPort, HDMI, PCIe та інші технології. Швидкість передачі даних залежить від підтримуваного протоколу та контролера:

  • USB 2.0 — 480 Мбіт/с
  • USB 3.1 Gen 1 (SuperSpeed) — 5 Гбіт/с
  • USB 3.1 Gen 2 — 10 Гбіт/с
  • USB 3.2 з дволанковими режимами — 10–20 Гбіт/с
  • USB4 — до 40 Гбіт/с

Повнофункціональні кабелі USB‑C підтримують ідентифікацію пристроїв, підвищені струми живлення (1,5–3 А при 5 В) і альтернативні режими (DisplayPort, Thunderbolt тощо). Важливо, що наявність роз’єму USB‑C не гарантує максимальної пропускної здатності — конкретні характеристики залежать від підтримки обох підключених пристроїв.

Переваги USB‑C:

  • Симетричний роз’єм, який можна вставляти будь-якою стороною.
  • Підтримка передачі даних, відео та живлення через один кабель.
  • Сумісність із сучасними та майбутніми протоколами.
  • Компактний розмір для мобільних пристроїв.

Довжина кабелю

[ред. | ред. код]

Швидкість передачі даних залежить від довжини кабелю — що довше, то повільніше:

  • швидкість 10 Гбіт/c (Gen 2) передачі даних може бути забезпечена кабелем довжиною до 1 метру;
  • швидкість до 5 Гбіт/c (Gen 1) — довжина кабелю до 2 м.

Живлення

[ред. | ред. код]

Особливість, яку привносить USB Type-C — можливість передачі енергії потужністю до 100 Вт.

При початковій розробці шини USB передача енергії була другорядною функцією. Порт USB 1.0 забезпечував всього 0,75 Вт (0,15 А, 5 В). Досить для роботи мишки/клавіатури, але не більше. Для USB 2.0 номінальну силу струму збільшено до 0,5 А, що дозволило отримати вже 2,5 Вт. Цього часто вистачало для живлення, наприклад, зовнішніх жорстких дисків формату 2,5. Для USB 3.0 номінально передбачена сила струму в 0,9 А, що за постійної напруги живлення 5 В вже гарантує потужність 4,5 Вт. Спеціальні посилені роз'єми на материнських платах або ноутбуках здатні були видавати до 1,5 А для прискорення зарядки підключених мобільних пристроїв, тобто, забезпечували потужність 7,5 Вт. Для передавання потужності до 100 Вт порту USB Type-C потрібна підтримка специфікації USB Power Delivery 2.0 (USB PD). Якщо такої немає, порт USB Type-C, залежно від конфігурації, зможе видати 7,5 Вт (1,5 А, 5 В) або 15 Вт (3А, 5 В).

Щоб упорядкувати енергетичні можливості портів з USB PD, розроблено систему силових профілів, які передбачають можливі комбінації напруг і струмів. Відповідність Profile 1 гарантує можливість передавання потужності 10 Вт, Profile 2 — 18 Вт, Profile 3 — 36 Вт, Profile 4 — 60 Вт, Profile 5 — 100 Вт. Порт, відповідний профілю вищого рівня, підтримує можливості попередніх. Опорними напругами вибрано 5 В, 12 В і 20 В. Використання 5 В необхідне для сумісності з наявною USB-периферією. 12 В — стандартна напруга живлення різних компонентів. 20 В запропоновано з урахуванням того, що для заряджання акумуляторів більшості ноутбуків використовуються зовнішні блоки живлення на 19-20 В.

Звичайно, добре, коли пристрій оснащений USB Type-C, що підтримує максимальний енергетичний профіль USB PD. Саме такий роз'єм дозволяє передавати до 100 Вт енергії. Очевидно, що порти з подібним потенціалом можуть з'явитися на деяких потужних ноутбуках, спеціальних док-станціях або материнських платах, де для потреб USB Type-C будуть виділені окремі фази внутрішнього блоку живлення. Мова про те, що необхідну потужність необхідно якось згенерувати і підвести до контактів USB Type-C. Та й для передачі енергії такої потужності потрібні активні кабелі.

Тут важливо розуміти, що не будь-який порт нового формату зможе забезпечити заявлену потужність в 100 Вт. Потенційна можливість для цього є, проте дане питання обов'язково має бути вирішене виробником на рівні схемотехніки. Також не варто плекати ілюзій щодо того, що вищевказані 100 Вт можна буде отримати, скажімо, від блоку живлення розміром з сірникову коробку і тепер зарядкою від смартфона можна буде живити свій ігровий ноутбук і підключений до нього 27-дюймовий монітор. Все ж закон збереження енергії продовжує працювати, а тому зовнішній БЖ на 100 Вт з портом USB Type-C буде являти собою все такий же важкий брусок, як і раніше. В цілому ж сама можливість передачі енергії такої потужності за допомогою універсального компактного роз'єму — це, звичайно ж, плюс. Як мінімум, прекрасна можливість позбутися від різнобою оригінальний силових конекторів, якими особливо часто грішать виробники ноутбуків.

Ще одна корисна особливість USB Type-C — можливість зміни напрямку передачі енергії. Якщо дозволяє схемотехніка пристроїв, споживач може, наприклад, на час стати джерелом заряду. Причому для зворотного енергетичного обміну не знадобиться навіть перепідключення роз'ємів.

Порт USB Type-C спочатку розроблявся як універсальне рішення. Крім безпосередньої передачі даних по USB, він може також використовуватися в альтернативному режимі (Alternate Mode) для реалізації сторонніх інтерфейсів. Таку гнучкість USB Type-C використовувала асоціація VESA, запровадивши можливість передачі відеопотоку за допомогою DisplayPort Alt Mode.

USB Type-C має в своєму розпорядженні чотири високошвидкісні лінії (пари) Super Speed USB. Якщо дві з них виділяються на потреби DisplayPort, цього достатньо для отримання картинки з роздільною здатністю 4 K (3840 × 2160). При цьому не страждає швидкість передачі даних по USB. На піку це все ті ж 10 Гбіт/с (для USB 3.1 Gen2). Також передача відеопотоку ніяк не впливає на енергетичні спроможності порту. На потреби DisplayPort може бути виділено навіть 4 швидкісні лінії. У цьому випадку будуть доступні режими аж до 5K (5120 × 2880). У такому режимі залишаються незадіяні лінії USB 2.0, тому USB Type-C все ще зможе паралельно передавати дані, хоча вже з обмеженою швидкістю.

В альтернативному режимі для передачі аудіопотоку використовуються контакти SBU1 / SBU2, які перетворюються в канали AUX + / AUX-. Для протоколу USB вони не задіюються, тому тут теж ніяких додаткових функціональних втрат.

При використанні інтерфейсу DisplayPort, конектор USB Type-C, як і раніше, можна підключати будь-якою стороною. Необхідне сигнальне узгодження передбачено спочатку.

Підключення пристроїв за допомогою HDMI, DVI і навіть D-Sub (VGA) також можливо, але для цього знадобляться окремі перехідники, проте це повинні бути активні адаптери, так як для DisplayPort Alt Mode, що не підтримується режим Dual-Mode Display Port (DP ++).

Альтернативний режим USB Type-C може бути використаний не лише для протоколу DisplayPort. Можливо, незабаром ми дізнаємося про те, що даний порт навчився, наприклад, передавати дані за допомогою PCI Express або Ethernet.

Сумісність. Труднощі «перехідникового» періоду

[ред. | ред. код]

Потреба в універсальному компактному роз'ємі, який можна було б використовувати для передачі даних, відео-аудіопотоків і електроенергії, назріла вже досить давно. З огляду на обопільний інтерес, як з боку користувачів, так і виробників обладнання, є всі передумови для того, щоб USB Type-С «вистрілив».

Компактні розміри, простота і зручність підключення поряд з широкими можливостями обіцяють коннектору перспективи повторити успіх свого попередника. Звичний порт USB кілька разів модернізувався, проте прийшов час кардинальних змін. 10 Гбіт/c з можливістю подальшого масштабування, передача енергії потужністю до 100 Вт і картинка з роздільною здатністю до 5К. Ще один аргумент у скарбничку USB Type-C — відкритий стандарт, що не вимагає від виробників ліцензійних відрахувань. Попереду ще багато роботи, але попереду видно результат, заради якого варто пройти цей шлях.

Зв'язок з іншими специфікаціями

[ред. | ред. код]

Типи кабелів

[ред. | ред. код]
Огляд пасивних та активних кабелів Type‑C та їхніх USB можливостей
Тип кабелю Швидкість Маркетингові назви Розрахункова макс. довжина USB 2 USB 3 USB4 Thunderbolt 3 DisplayPort Передача живлення
Примітки
USB 2 Hi-Speed USB ≤ 4 м 60/100/240 Вт
Повнофункціональний пасивний Gen 1 USB 5 Гбіт/с USB 5 Гбіт/с ≤ 2 м частково частково 20 Гбіт/с 60/100/240 Вт
Gen 2 USB 10–20 Гбіт/с USB 20 Гбіт/с ≤ 1 м частково 20 Гбіт/с частково 20 Гбіт/с 60/100/240 Вт
Gen 3 & 4 (включно з TB4/TB5) USB 40–80 Гбіт/с USB 40/80 Гбіт/с ≤ 0,8 м 80 Гбіт/с 60/100/240 Вт
Повнофункціональний активний Gen 2 USB 20 Гбіт/с USB 20 Гбіт/с <5 м частково 20 Гбіт/с опційно 60/100/240 Вт
Gen 3 (включно з активним TB4) USB 40 Гбіт/с USB 40 Гбіт/с <5 м 40 Гбіт/с опційно 60/100/240 Вт
Gen 4 (включно з активним TB5) USB 80 Гбіт/с USB 80 Гбіт/с <5 м 80 Гбіт/с опційно 60/100/240 Вт
OIAC (Оптично ізольовані активні кабелі) USB 3 / USB4 Gen 2–4 ≤50 м опційно Gen 2: 10/20 Гбіт/с 40/80 Гбіт/с опційно 60/100/240 Вт

Характеристики USB-C

[ред. | ред. код]

Як визначено в USB Type-C Cable and Connector Language Usage Guidelines,[4] якщо продукт(пристрій) містить USB Type-C, він не обов'язково підтримує:

Nokia N1, один із найперших продуктів з USB Type-C, підтримує тільки USB 2.0.

Альтернативний режим, специфікації партнерів

[ред. | ред. код]

The USB Implementers Forum працює з своїми Alternate Mode партнерами з метою, щоб порти були відповідно позначені.[5]

  1. DisplayPort Alternate Mode on USB Type-C Connector Standard — published in September 2014, supporting DisplayPort 1.3[6]
  2. MHL Alternate Mode / MHL Alt mode announced November 2014[7] supporting MHL 3.0[8][9]
  3. Thunderbolt Alternate Mode[10] supporting Thunderbolt 3[11][12][13]

Можливі інші протоколи послідовної передачі даних -такі, як PCI Express та Base-T Ethernet[джерело?].

Розпіновка роз'єму і кабелю

[ред. | ред. код]

Розпіновка роз'єму

[ред. | ред. код]
Схема розташування виводів роз'єму USB Type-C (штекер та гніздо)
Контакт Назва Опис Контакт Назва Опис
A1 GND Ground return B12 GND Ground return
A2 SSTXp1 SuperSpeed differential pair #1, TX, positive B11 SSRXp1 SuperSpeed differential pair #1, RX, positive
A3 SSTXn1 SuperSpeed differential pair #1, TX, negative B10 SSRXn1 SuperSpeed differential pair #1, RX, negative
A4 VBUS Bus power B9 VBUS Bus power
A5 CC1 Configuration channel B8 SBU2 Sideband use (SBU)
A6 Dp1 USB 2.0 differential pair, position 1, positive B7 Dn2 USB 2.0 differential pair, position 2, negative
A7 Dn1 USB 2.0 differential pair, position 1, negative B6 Dp2 USB 2.0 differential pair, position 2, positive
A8 SBU1 Sideband use (SBU) B5 CC2 Configuration channel
A9 VBUS Bus power B4 VBUS Bus power
A10 SSRXn2 SuperSpeed differential pair #2, RX, negative B3 SSTXn2 SuperSpeed differential pair #2, TX, negative
A11 SSRXp2 SuperSpeed differential pair #2, RX, positive B2 SSTXp2 SuperSpeed differential pair #2, TX, positive
A12 GND Ground return B1 GND Ground return
USB 2.0 differential pair connects only in one position; position 2 is not physically present in the plug
Призначення провідників USB 3.1 Type-C
Type-C plug 1 Type-C cable Type-C plug 2
Контакт Назва Колір провідника Назва Опис Контаки Назва
Shell Shield Braid Shield Cable external braid Shell Shield
A1, B1, A12, B12 GND Tin-plated GND_PWRrt1

GND_PWRrt2

Ground for power return A1, B1, A12, B12 GND
A4, B4, A9, B9 VBUS Red PWR_VBUS1

PWR_VBUS2

VBUS power A4, B4, A9, B9 VBUS
B5 VCONN Yellow
PWR_VCONN VCONN power B5 VCONN
A5 CC Blue CC Configuration channel A5 CC
A6 Dp1 White UTP_Dp Unshielded twisted pair, positive A6 Dp1
A7 Dn1 Green UTP_Dn Unshielded twisted pair, negative A7 Dn1
A8 SBU1 Red SBU_A Sideband use A B8 SBU2
B8 SBU2 Black SBU_B Sideband use B A8 SBU1
A2 SSTXp1 Yellow * SDPp1 Shielded differential pair #1, positive B11 SSRXp1
A3 SSTXn1 Brown * SDPn1 Shielded differential pair #1, negative B10 SSRXn1
B11 SSRXp1 Green * SDPp2 Shielded differential pair #2, positive A2 SSTXp1
B10 SSRXn1 Orange * SDPn2 Shielded differential pair #2, negative A3 SSTXn1
B2 SSTXp2 White * SDPp3 Shielded differential pair #3, positive A11 SSRXp2
B3 SSTXn2 Black * SDPn3 Shielded differential pair #3, negative A10 SSRXn2
A11 SSRXp2 Red * SDPp4 Shielded differential pair #4, positive B2 SSTXp2
A10 SSRXn2 Blue * SDPn4 Shielded differential pair #4, negative B3 SSTXn2
 *Кольори для покриття провідників не встановлені за стандартом'

Сумісність устаткування і ОС

[ред. | ред. код]

Підтримка в ОС

[ред. | ред. код]
  • Windows 8.1 працює з USB 3.1 та USB Type-C. [14]
  • Windows 10 працює з USB Type-C та підтримує USB 3.1 альтернативні режими, billboard, живлення, підтримку аудіо аксесуарів та USB Dual Role. [15]
  • OS X працює з USB 3.1 та USB Type-C. [16]
  •  Android 6.0 Marshmallow заявлено, що буде підтримувати. [17]

Сумісність устаткування

[ред. | ред. код]

Нетбуки, планшети та смартфони

[ред. | ред. код]

Серед найперших пристроїв, що містять USB Type-C кабель є Nokia N1 таблет,[18] Apple's 2015 MacBook (що має тільки єдиний порт першого покоління USB 3.1),[19] та другий Chromebook Pixel від Google. HP Pavilion x2 10 роз'ємний 2 в 1 Hybrid також має USB Type-C порт [2] [Архівовано 9 жовтня 2015 у Wayback Machine.]. Найперший смартфон, що містить USB Type-C кабель -це пристрій від китайського виробника LeTV.[20] OnePlus 2, послідовник OnePlus One mobile, також використовує USB Type-C порт.[21][22] Nexus 5X та Nexus 6P анонсовані Google 29 Вересня 2015 також мають можливість підключення USB Type C.

Сховища

[ред. | ред. код]
  • LaCie анонсувала мобільний накопичувач.[23][24]
  • SanDisk почала випускати лінію SSD що підключаються з використанням 10 Gbit/s USB 3.1 Type-C[25]

Примітки

[ред. | ред. код]
  1. а б Universal Serial Bus Type‑C Cable and Connector Specification Revision 1.3 (14 July 2017), Revision History, page 14.
  2. Apple to complete its USB‑C transition for AirPods and other accessories by 2025 (амер.). 17 вересня 2023. Процитовано 21 вересня 2023.
  3. Apple to complete its USB‑C transition for AirPods and other accessories by 2025
  4. USB Type-C Cable and Connector : Language Usage Guidelines from USB-IF (PDF). Usb.org. Архів оригіналу (PDF) за 3 червня 2016. Процитовано 18 червня 2015. [Архівовано 2016-06-03 у Wayback Machine.]
  5. Cunningham, Andrew (9 січня 2015). USB 3.1 and Type-C: The only stuff at CES that everyone is going to use | Ars Technica UK. ArsTechnica.co.uk. Архів оригіналу за 18 червня 2015. Процитовано 18 червня 2015.
  6. VESA® Brings DisplayPort™ to New USB Type-C Connector. DisplayPort. 22 вересня 2014. Архів оригіналу за 5 жовтня 2015. Процитовано 18 червня 2015.
  7. MHL® – Expand Your World. MHLTech.org. Архів оригіналу за 2 жовтня 2015. Процитовано 18 червня 2015.
  8. DisplayPort Alternate Mode for USB Type-C Announced - Video, Power, & Data All Over Type-C. AnandTech.com. Архів оригіналу за 18 грудня 2014. Процитовано 18 червня 2015.
  9. MHL® – Expand Your World. MHLTech.org. 17 листопада 2014. Архів оригіналу за 29 листопада 2014. Процитовано 18 червня 2015.
  10. Thunderbolt 3 – The USB-C That Does It All | Thunderbolt Technology Community. Thunderbolttechnology.net. Архів оригіналу за 5 вересня 2015. Процитовано 18 червня 2015.
  11. One port to rule them all: Thunderbolt 3 and USB Type-C join forces, архів оригіналу за 2 червня 2015, процитовано 2 червня 2015
  12. Thunderbolt 3 is twice as fast and uses reversible USB-C, архів оригіналу за 14 жовтня 2015, процитовано 2 червня 2015
  13. Thunderbolt 3 embraces USB Type-C connector, doubles bandwidth to 40Gbps, архів оригіналу за 3 червня 2015, процитовано 2 червня 2015
  14. Microsoft confirms Windows 8.1 will support USB 3.1 Type-C and Dual Role. Windows Central. 27 лютого 2015. Процитовано 18 червня 2015.[недоступне посилання з червня 2019]
  15. Microsoft. Windows support for USB Type-C connectors. Microsoft MSDN. Архів оригіналу за 24 червня 2017. Процитовано 30 вересня 2015.
  16. Using the USB-C port and adapters on your MacBook (Retina, 12-inch, Early 2015) - Apple Support. Support.Apple.com. 28 травня 2015. Архів оригіналу за 19 вересня 2015. Процитовано 18 червня 2015.
  17. Google: USB Type-C Coming to Android Phones in Near Future. droid-life.com (ут) . Архів оригіналу за 8 жовтня 2015. Процитовано 10 жовтня 2015.
  18. The Nokia N1 will be among the first devices with a reversible USB connector. Архів оригіналу за 9 жовтня 2015. Процитовано 10 жовтня 2015.
  19. Hruska, Joel (13 березня 2015). USB-C vs. USB 3.1: What's the difference?. ExtremeTech. Архів оригіналу за 11 квітня 2015. Процитовано 9 квітня 2015.
  20. Boxall, Andy (14 квітня 2015). Letv Le Superphone: Features, News, Release, Specs. Digitaltrends.com. Архів оригіналу за 15 жовтня 2015. Процитовано 18 червня 2015.
  21. Pei, Carl (23 червня 2015). OnePlus 2 - The First Flagship with USB Type C. oneplus.net. Архів оригіналу за 24 вересня 2015. Процитовано 23 червня 2015.
  22. [1] [Архівовано 27 червня 2015 у Wayback Machine.]OnePlus 2 Type-C USB Cable Pics — News Exprezz, June 25 2015.
  23. Ian Paul. LaCie announces USB Type-C mobile drives to match Apple's 12-inch MacBook. Macworld. Архів оригіналу за 6 вересня 2015. Процитовано 18 червня 2015.
  24. Porsche Design. LaCie. Архів оригіналу за 18 червня 2015. Процитовано 18 червня 2015. [Архівовано 2015-06-18 у Wayback Machine.]
  25. Computex 2015: 1.92TB Portable USB 3.1 SSD storage from Sandisk. Guru3d.com. Архів оригіналу за 24 вересня 2015. Процитовано 18 червня 2015.