Типы usb: гид по различным стандартам

USB Type-C – что в имени тебе моем?

Историю появления и развития интерфейса USB я повторять не буду. Он стал настолько привычным, что даже принятое некогда кем-то решение сделать разъем несимметричным все еще бесит, но уже не сильно. Речь о том, что вставлять флешку или кабель в привычное USB-гнездо надо в определенном положении. Как часто вам удавалось с первого раза подключить устройство в разъем на задней стороне системного блока с первого раза? А со второго? Ну максимум с третьего.

Правда, нельзя не отметить, что разъем надежен, выдерживает большое количество подключений, способен хорошо противостоять (в разумных пределах, конечно) механическим нагрузкам. Но из этих качеств вытекает и недостаток – для компактных устройств в своем оригинальном виде (Type-A) он слишком громоздок.

Какой выход? Сделать то же, но меньше, в итоге появился Mini-USB, Micro-USB. Стало лучше? Да, но все равно как-то неудобно, для разных устройств нужны разные кабели или переходники, да и вставлять даже маленькие разъемы все равно надо определенным образом.

Так вот, Type-C – это новый стандарт разъема, который наконец то (чепчики вверх и пробки от шампанского в потолок) стал симметричным! Его компактность и универсальность позволяет заменить весь существующий «зоопарк» вариантов разъемов и, соответственно, кабелей. При этом разрабатывался он под новую спецификацию стандарта USB, который получил номер 3.1.

Основные характеристики стандартов 3.0 и 3.1 приведены в таблице.

Добавим, что через Type-C можно (учитывая ток в 5 А) заряжать само устройство, подключать внешний монитор, периферийные устройства, накопители… Получается, что если в ноутбуке имеется такой разъем, значит, можно будет воспользоваться всеми этими благами?

— А то спустишь воду, а там может быть…

— Что там может быть?

— Все, что угодно, понял?

«Особенности национальной рыбалки»

Не совсем так. Вы гарантированно получите новый компактный разъем и USB в нем. Я намеренно не указываю, какая версия протокола там может быть, ибо Type-C – это спецификация разъема и того, что в нем МОЖЕТ быть, а вот что используется в конкретной модели планшета или ноутбука – это уже зависит от производителя этого гаджета.

Адаптеры и кабели для USB-C

USB-C электрически совместим со старыми портами USB 3.0 и, как мы обсуждали выше, полностью совместим с портами USB 3.1. Но из-за нового стиля порта вам потребуются адаптеры или кабели с подходящими разъемами, если вы хотите подключить всё, что не имеет разъема USB-C.

Иногда новый ноутбук будет оснащен этим; в других случаях вам может потребоваться приобрести их отдельно. Например, Apple продает различные USB-кабели и адаптеры для подключения USB-C к другим технологиям, таким как Lightning или Ethernet. Вы также можете найти различные из них для ПК, если вы просматриваете онлайн-магазины. Некоторые даже поддерживают более старые или более эзотерические протоколы, чтобы гарантировать, что устройство, которое у вас было много лет, будет работать на современном оборудовании. Например, легко найти адаптеры USB-C-DVI, но мы также сталкивались с некоторыми, которые разделены на два последовательных соединения RS-232.

Хорошая новость заключается в том, что если вы купите пару обычных кабелей USB-C (сейчас они широко доступны), они будут работать со всем, что поддерживает USB-C. Это большой шаг вперед по сравнению с ситуацией недавнего прошлого, когда вытаскивание мини-USB-кабеля из сумки для зарядки смартфона через порт micro-USB было почти таким же бесполезным, как захват Nokia Pop-Port или зарядного устройства Sony Ericsson.

Кроме того, новые док-станции для ПК теперь имеют широко интегрированный USB-C. Наличие только одного порта USB-C не является проблемой: вы можете найти доступные решения для стыковки USB-C как от производителей ПК, так и от сторонних производителей аксессуаров. Эти док-станции могут заряжать ваш ноутбук, предоставлять вам доступ к дополнительным портам (включая Ethernet, HDMI, USB 3.0 и VGA) и добавлять поддержку нескольких мониторов.

Рынок не готов

В 2015 году Apple представила публике MacBook 12 — первый ноутбук с прогрессивным интерфейсом USB Type-C на борту. Тут бы в обморок от радости упасть, да только разъем оказался лишь один. Зато для всего и сразу, в том числе для зарядки лэптопа. За этот порт только ленивый не обругал алюминиевый гаджет, хотя я лично оказался именно среди таких. Не ругал, но опасался, что будут проблемы при активной эксплуатации устройства.

Опасался и все-таки решился на покупку. Уж очень аппарат понравился, фактически ноутбук мечты. Естественно, покупал сразу с переходником — самый простой Apple USB-C/USB. Так началась моя новая жизнь на стыке поколений, когда стандарт уже запущен в массы, да только рынок к этому еще не готов.

Спустя почти два года с момента релиза MacBook 12 рынок оказался все так же не готов к USB Type-C. Как минимум, такое впечатление может сложиться из-за реакции публики на использование тех же портов в новых MacBook Pro. Но зачастую это мнение теоретиков. На практике все несколько прозаичней. В данной статье поделюсь опытом использования ноутбука с USB Type-C — плюсы, минусы и стоит ли опасаться нового стандарта.

Kingston DataTraveler microDuo 3С

Если вам мало 64 Гбайт, то обратите внимание на продукт от компании Kingston. Как и предыдущая модель данный накопитель имеет несколько вариаций: от 32 до 128 Гбайт, из которых примерно 5 Гбайт флешка зарезервирует под свои нужды

Несмотря на внушительный объем, это всё ещё бюджетное решение. Цена начинается с отметки в 1800 рублей, что слегка дороже, чем JetFlash 890S, но зато с большей емкостью.

Как понятно из названия, здесь также используется двойной интерфейс: USB Type-A и USB Type-C. Накопитель не требует настройки при подключении. Относительно модели от Transcend, данное устройство оказывается чуть быстрее во время чтении информации — 100 Мбайт/с. Однако показатели скорости записи ниже – 15 Мбайт/с. Покупатели отмечают очень компактные габариты, благодаря которым при использовании устройства соседние USB-порты не перекрываются. Также стоит упомянуть про высокий нагрев гаджета под нагрузкой, однако температурный режим находится в пределах нормы.

Максимальная производительность с протоколом Thunderbolt 3

Спецификация USB-C Thunderbolt 3 (TB3) появилась сравнительно недавно и является самой производительной из семейства USB-C. Такой разъем поддерживает высокоскоростной протокол Thunderbolt 3, который объединяет данные, видео и аудио в одном соединении, обеспечивает передачу питания до 100 Вт (20 В, 5А) и позволяет повысить скорость коммуникации до 40 Гбит/с.

Благодаря высокопроизводительному интерфейсу Thunderbolt 3 к ноутбуку можно подключить два дополнительных монитора с разрешением 4К и частотой 60Гц. При этом кабель будет передавать лэптопу до 100 Вт энергии, что позволит получать данные и заряжать ноутбук одновременно.

Спецификации

24-контактный двухсторонний разъём является достаточно компактным, близким по размерам к разъёмам микро-B стандарта USB 2.0. Размеры разъёма — 8,4 мм на 2,6 мм.
Коннектор предоставляет 4 пары контактов для питания и заземления, две дифференциальные пары D+/D- для передачи данных на скоростях менее SuperSpeed (в кабелях Type-C подключена только одна из пар), четыре дифференциальные пары для передачи высокоскоростных сигналов SuperSpeed, два вспомогательных контакта (sideband), два контакта конфигурации для определения ориентации кабеля, выделенный канал конфигурационных данных (кодирование BMC — biphase-mark code) и контакт питания +5 V для активных кабелей.
Подключение ранее выпущенных устройств к компьютерам, оснащённым разъёмом USB Type-C, потребует кабеля или адаптера, имеющих штекер или разъём типа A или типа B на одном конце и штекер USB Type-C на другом конце. Стандартом не допускаются адаптеры с разъёмом USB Type-C, поскольку их использование могло бы создать «множество неправильных и потенциально опасных» комбинаций кабелей.

Кабели USB 3.1 с двумя штекерами Type-C на концах должны полностью соответствовать спецификации — содержать все необходимые проводники, должны быть активными, включающими в себя чип электронной идентификации, перечисляющий идентификаторы функций в зависимости от конфигурации канала и сообщения, определяемые вендором (VDM) из спецификации USB Power Delivery 2.0. Устройства с разъёмом USB Type-C могут поддерживать шины питания с током в 1,5 или 3 ампера при напряжении 5 вольт в дополнение к основному питанию. Источники питания должны уведомлять о возможности предоставления увеличенных токов через конфигурационный канал либо полностью поддерживать спецификацию USB Power Delivery через конфигурационный контакт (кодирование BMC) или более старые сигналы, кодируемые как BFSK через контакт V_BUS. Кабели USB 2.0, не поддерживающие шину SuperSpeed, могут не содержать чип электронной идентификации, если только они не могут передавать ток 5 ампер.

Что такое USB Type C?

Все современные девайсы от стационарных ЭВМ до обычных накопителей оснащены разъемами стандарта usb. Данный разъем незаменим, когда нужно передать информацию с одного гаджета на другой или подключить периферию посредством кабеля. Крупнейшее обновление разъема вышло еще в 2013 году. Тогда публике представили соединитель нового поколения, названый тайпом C.

Чтобы понять, чем так выделяется USB type c, необходимо понять разницу между ним и другими версиями, уяснив, что такое последовательная шина. USB (или последовательный интерфейс для подключения дополнительных устройств к вычислительной технике) – это единый стандарт, имеющий разные версии разъемов с разным быстродействием и мощностью.

Начать стоит с полного разбора версий кабелей:

• 0 – имела много недостатков, потому не смогла полноценно выйти на рынок;
• 1 – считается первым работоспособным стандартом, появившимся на рынке. К нему быстро привыкли как производители, так и пользователи. По такому виду кабеля информация передавалась со скоростью 12 Мбит, а потребление энергии составляло 100 мА;
• USB 2.0 – обновленная версия, появившаяся в «нулевых». Новый кабель дал прирост скорости сразу до 480 Мбит/сек.;
• 0 – ровно через 8 лет появилась новая версия, которая по сложившейся традиции обеспечила повышение скорости передачи информации и мощности. Однако наряду с этим появились новые типы разъемов, отличающиеся конструкционными характеристиками. Разработчики окрасили внутреннюю часть разъемов в голубой цвет, чтобы пользователи не путали с предыдущими версиями. Теперь информацию можно передавать со скоростью до 5 Гбит/сек.;
• 1 – одна из лучших версий разъемов, вышедшая в 2013 году. Имела пропускную способность 10 Гбит/сек., забирая для нормальной работы 5 В на 1А.

24-контактный разъем, источник изображения wikipedia.org

Определив различия версий последовательного интерфейса, можно переходить к типам. Какое-то время стандарт последовательного интерфейса имел 2 типа разъемов – A и B, которые в свою очередь делились на Mini- и Micro-USB:

• Type-А. Считается классической вариацией интерфейса. Его короткий штепсель даже сейчас является типовым разъемом в хвосте кабеля. Через некоторое время появились модификации Type-А – Mini- и Micro-USB. Но из-за сложной характеристики гнезд мини-версии не «прижились» в сообществе производителей, а потому считаются устаревшими;
• Type-B. Если тип A стал одной частью привычного кабеля, то тип B стал другой его стороной. Обе версии по задумке производителей должны были функционировать в тандеме при помощи обратной совместимости. То есть стандартный кабель теперь включал сразу два типа разъемов: А подключался к компьютеру, B – к периферийному устройству. Помимо этого тип B получил также два маленьких разъема – Mini- и Micro-USB.

Это безобразие закончилось в 2013 году, когда разработчики наконец представили универсальный тип разъема USB type c, который ознаменовал начало полной замены устаревших технологий соединения. Главным отличием нового стандарта стала симметричность разъема, который теперь можно было использовать обеими сторонами. Кроме того, он был сконструирован таким образом, чтобы не возникло необходимости выпускать дополнительные маленькие версии типа micro-USB или mini-. USB type c в основном работает на основе стандарта 3.1, что обеспечивает высокую пропускную способность передачи данных.

По сути USB type c можно считать стандартом передачи информации для электронных устройств. Главным отличием и преимуществом технологии USB type c считается модифицированный разъем, который стал симметричным. Следовательно, он может работать любой стороной, являясь универсальным для всех устройств.

Подробнее об USB Type-C и его преимуществах

Так что же собой представляет USB Type-C? По сути, это новая модификация стандартного USB. Причем внешне этот разъем выглядит как более тонкий порт. Его габариты – всего лишь 8,34х2,56 мм. Это примерно 1/3 «старого» USB Type-A. То есть размеры очень близки к lightning в айфонах и micro usb в android смартфонах.

Форма коннектора при этом овальная и симметричная. За счет чего пользователям не надо угадывать, какой стороной вставлять флешку или конец кабеля в устройство, как было раньше. Это можно делать и вовсе не глядя, в темноте или одной рукой. Тем самым, USB Type-C очень удобен. А еще и безопасен. Ведь подключать коннектор можно в любом положении, не боясь сломать разъем.

Какие еще есть преимущества у USB Type-C? Их довольно много:

1. Универсальность и совместимость. Может функционировать во многих режимах и поддерживать разные протоколы. То есть к такому разъему при желании легко подсоединить кабели HDMI, VGA, DisplayPort и другие варианты соединений ПК или ноутбука с периферией. Правда, потребуются специальные переходники. Ведь как еще «впихнуть» громоздкий и огромный коннектор от принтера или мыши в тонкий современный порт? К тому же, стандарт USB 3.1 хорошо совместим с предшествующими ему версиями USB. Для подключения старой периферии в порт Type-C требуется лишь адаптер-переходник.
2. Компактность. За счет миниатюрных размеров может применяться в нетбуках, смартфонах, планшетах и в других всевозможных устройствах. При этом активно внедряя интерфейс USB Type-C, можно делать технику еще изящнее, тоньше и компактнее.
3. Возможность питать другие устройства. Как мы уже отмечали, в USB 3.1 увеличили максимальную передаваемую мощность до 100 Вт (при наличии спецификации USB Power Delivery!). Для сравнения – средний ноутбук требует около 60 Ватт. То есть через USB Type-C его можно будет спокойно зарядить (что уже реализовано на новом макбуке и на «хромбуке» Pixel от Google). Тогда как порт USB 2.0 обеспечивает передачу тока лишь максимум в два с половиной ватта. Этого хватает максимум для неполной и длительной подзарядки слабенького смартфона. Выходит, что при подключении через USB Type-C различных периферийных устройств можно обойтись без дополнительного источника питания, ограничившись одним шнуром.
4. Высокая скорость. При использовании стандарта USB 3.1 достигается скорость передачи данных в 10 Гбит/с. Это действительно отличный показатель. Хоть до рекорда далеко. Ведь он не так быстр, как интерфейс Thunderbolt 2, реализованный в моделях макбук айр и про, где скорость доходит до 20 Гбит/c.

Что же получается? Выход в свет USB Type-C предполагает полную замену устаревших технологий юсб-соединения. Для этого этот интерфейс и был разработан. Его «миссия» – сделать так, что чтобы всевозможные варианты типа мини или микро юсб не понадобилось выпускать вовсе. Также новый стандарт призван сделать универсальными и все шнуры, которые служат для зарядки девайсов. Идея хорошая, но насколько она реализована сейчас?

USB тип C – как был создан стандарт

USB или Uniwersal Serial Bus впервые появился в 1998 году. Его создателями являются IBM, Microsoft, Intel, DEC и Compaq. USB обнаруживает оборудование, устанавливает необходимые драйверы к ним и позволяет подключаться к компьютеру со смартфона, планшета, камеры и других устройств.

Как мы уже упоминали, со временем возникла необходимость в увеличении скорости шины USB. В первой версии (1.0) была возможна скорость передачи 1,5 МБ/с, поэтому, когда в 2001 году был объявлен стандарт USB 2.0, пользователи смогли ощутить значительное увеличение производительности – скорость передачи достигла 60 МБ/с.

Вторая версия стандарта действовала в течение многих лет, однако, в конце концов, её оказалось недостаточно, поэтому в 2011 году появился USB 3.0, который – благодаря разъему A-типа – был обратно совместим. Благодаря технологии SuperSpeed, а также полнодуплексным полноэкранным парам, устройства могли работать со скоростью 5 Гбит/с, в то время скорость передачи увеличилась в десять раз – она составила 625 МБ/с. В 2013 году был объявлен ещё один стандарт с обратной совместимостью, а именно USB 3.1, который использует технологию SuperSpeed+ – скорость передачи увеличилась до 10 Гбит/с.

Результатом дальнейшего развития стандарта стал стандарт USB типа C. В нём также используется технология SuperSpeed+. В настоящее время он используется во всё большем количестве устройств, поэтому он считается одним из главным разъёмов будущего.

Старые устройства — помеха для новых стандартов

Многообразие разъемов Многие USB-устройства, как и прежде, выпускаются с одним из старых разъемов. Type-C должен заменить их все

Технические прорывы всегда занимают очень много времени, если есть большой фонд старой техники. Клавиатуры, мыши, внешние диски, веб-камеры, цифровые фотоаппараты, USB-флешки — миллионы этих устройств по-прежнему требуют поддержки старых версий USB. Проблему можно было бы временно решить, используя универсальные переходники, но ведь все еще выпускаются совершенно новые устройства со старыми USB-портами.

А поскольку обычному USB-кабелю не так-то просто отличить хост от клиентского устройства, ему по сей день требуется целых два разных типа разъемов. Поэтому внешние жесткие диски часто выпускаются с разъемами Mini-A, а принтеры — c типичными четырехугольными разъемами Type-B. Рано или поздно USB Type-C должен заменить не только эти разъемы — при помощи кабеля можно было бы, например, без проблем подключить периферийные устройства к ПК. Более того, Type-C может отправить в небытие DisplayPort, HDMI и даже гнезда TRS.

Зарядка — до 100 Вт мощности

Быстрые зарядки уже вовсю шагают по планете. Их разрабатывают разные производители и работают они по разному принципу, но суть одна — повысить мощность и сократить, таким образом, время зарядки гаджета

Если вы читали наш прошлый текст, то обратили внимание, что в современных технологиях быстрых зарядок цифры даже близко не приближаются к указанной. Однако в будущем и эта заоблачная, на первый взгляд, мощность будет использоваться

Данную технологию вы, возможно, встречали в Сети под именем USB Power Delivery. Именно её многие видят будущим стандартом быстрой зарядки.Более того, порт Type C может не только заряжаться, но и заряжать другие приборы, что явно не преминут использовать в своих разработках сторонние производители.

Линии CC1 и CC2 разъема USB Type-C

Эти линии являются контактами конфигурации канала. Они выполняют ряд функций, таких как обнаружение подключения и извлечения кабеля, определение ориентации разъема / штекера и текущие извещения. Эти контакты могут также использоваться для связи, необходимой для подачи питания и альтернативного режима.

На рисунке ниже показано, как выводы CC1 и CC2 определяют ориентацию разъема / штекера. На этом рисунке DFP обозначает нисходящий выходной порт, который является портом, действующим либо в качестве хоста при передаче данных, либо в качестве источника питания. UFP обозначает восходящий выходной порт, который является устройством, подключенным к хосту или потребителю энергии. Flipped здесь означает перевернутый разъем, Unflipped – неперевернутый.

DFP подтягивает выводы CC1 и CC2 через резисторы Rp, но UFP подтягивает их через Rd. Если кабель не подключен, источник видит высокий логический уровень на выводах CC1 и CC2. При подключении кабеля USB Type-C создается токовый путь от источника питания 5 В до земли. Поскольку в кабеле USB-C имеется только один провод CC, формируется только один путь тока. Например, на верхнем рисунке вывод CC1 DFP подключен к выводу CC1 UFP. Следовательно, вывод DFP CC1 будет иметь напряжение ниже 5 В, но на выводе DFP CC2 будет по-прежнему высокий логический уровень. Поэтому, отслеживая напряжение на выводах DFP CC1 и CC2, мы можем определить подключение кабеля и его ориентацию в пространстве.

В дополнение к ориентации кабеля, путь Rp-Rd используется как способ передачи информации о текущих возможностях источника. С этой целью потребитель энергии (UFP) контролирует напряжение на линии CC. Когда напряжение на линии CC имеет самое низкое значение (около 0,41 В), источник может обеспечить питание по умолчанию USB, которое составляет 500 мА и 900 мА для USB 2.0 и USB 3.0 соответственно. Когда напряжение в линии CC составляет около 0,92 В, источник может выдавать ток 1,5 А. Максимальное напряжение в линии CC, которое составляет около 1,68 В, соответствует допустимому току источника 3 А.

Аппаратная поддержка

Постепенно увеличивается ассортимент материнских плат, ноутбуков, планшетных компьютеров, смартфонов, жёстких дисков, USB-концентраторов и других устройств, выпущенных после 2014 года, поддерживающих коннекторы USB Type-C.

Ряд нестандартных кабелей со штекером Type-C на одном конце и гнездом стандартов A или микро-B на другом конце некорректно соединяют конфигурационные каналы (CC) через 10 кОм подтягивающий резистор к шине питания вместо установленного в спецификации 56 кОм резистора. В результате устройства, подключённые к такому кабелю, некорректно определяют допустимую мощность, потребляемую через такой кабель, что приводит к некорректной работе с рядом продуктов, включая продукцию Apple и Google, а в ряде случаев может повредить источники питания, концентраторы или USB-порты компьютера.

Некоторые производители, в том числе Apple, часто не маркируют разъёмы USB Type-C, что усложняет подбор совместимой периферии.

Преимущества внешней памяти благодаря USB 3.1

Быстрая память USB 3.1 Gen 2 обеспечивает многим внешним твердотельным накопителям, например, Freecom mSSD MAXX, значительный рывок в скорости

От высоких скоростей передачи данных по USB 3.1 Gen 2 выигрывают, конечно же, сетевые хранилища с конфигурацией RAID и внешние накопители, в первую очередь флеш-память — твердотельные накопители и USB-флешки. Но для последних в настоящее время доступность USB 3.1 Gen 2 сводится к нулю. Предлагаемые флешки SanDisk, Kingston и Corsair, позиционируемые как USB 3.1, передают данные со скоростью не более 5 Гбит/с, то есть относятся к первому поколению. Тем не менее, для большей части флешек сейчас этого должно хватить.

Что же касается внешних твердотельных накопителей, то тут производители Freecom (mSSD MAXX, около 8000 рублей) и Adata (SE730, около 9500 рублей) предлагают диски с USB 3.1 уже второго поколения. Первые практические тестирования показывают, что высокоскоростной интерфейс действительно обеспечивает ощутимо более высокие скорости передачи данных. Terramaster предлагает корпус для сетевого хранилища D2-310 с двумя отсеками (около 10 000 рублей) с поддержкой USB 3.1 Gen 2, на котором высокоскоростные диски SATA в RAID-массиве тоже должны произвести хорошее впечатление.

Музыка по USB-C Счет гнезду для наушников на смартфоне открыт: в скором времени в стандартной комплектации появится переходник Type-C на TRS

Следует отдельно отметить, что производители памяти лучше всех остальных справляются с задачей указывать версии и стандарты и реже всего бросают своих клиентов на полпути. Остальные же производители должны в срочном порядке дополнить документацию и должным образом реализовывать стандарты.

Переход с одного поколения технологий на другое всегда был длительным и часто запутанным процессом, но со времен VHS и Betamax такой сумятицы, как сейчас, еще не было. Когда-нибудь конфигурация USB 3.1 / Type-C и вправду упростит всем жизнь — особенно пользователям, ну а пока предстоит преодолеть немало трудностей.

ФОТО: CHIP Studios; Freecom; Stouch; Club 3D; Raidsonic; Acer; LG; Asus; Sabrina Raschpichler