ความรู้ชนิด USB C ตีทุกรอบ

สายเคเบิลข้อมูล USB คืออะไรมากกว่าสายบวกสองหัว ซึ่งดูเหมือนง่าย แต่ไม่ลองจินตนาการถึงบรรทัดข้อมูลง่าย ขนาดเล็ก ซ่อนหลายคุณอาจไม่ทราบความรู้ และชนิด USB-Cเปิดออกมันไม่ชัดเจนว่า มันไม่เห็นมัน


ตัวเชื่อมต่อ USB ชนิด C สามารถลดปัญหาในการต่อสายอุปกรณ์ USB และชนิด USB C ยังรองรับเทคโนโลยีต่อไปนี้: อัตราการส่งข้อมูลสูงสุด 10Gbit / s USB3.1 สเปค ถึง 100W พลังงานเอาท์พุท มัลติเพล็กซ์แบบเสียง และการเปลี่ยนโหมดเช่นสัญญาณวิดีโอ เช่น DisplayPort หรือ MHL

แม้ว่าอุตสาหกรรมได้ถูกจัดการกับ USB สำหรับทศวรรษที่ผ่านมา แต่สำนึกของการเชื่อมต่อประเภท C ยังคงนำมากของความท้าทายใหม่ ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้งานที่ 10 Gbit / s สวิงแรงดันบนบรรทัดข้อมูล น้อยกว่า 0.5 v ผู้ออกแบบจำเป็นต้องใช้มีควอไลเซอร์ในชั้นกายภาพ (PHY) ของตัวรับสัญญาณที่เชื่อมต่อเพื่อรับสัญญาณ ในกรณีนี้ อย่างมากปิด "ตา" ในสายตาของสัญญาณ และการปรับแต่งที่จำเป็นจะต้อง "ตา" เปิด ในเวลาเดียวกัน สัญญาณแสดงแทนลอจิก 0 หรือลอจิก 1

ยังคงมีความท้าทายมากเมื่อใช้การเชื่อมต่อประเภท C โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทำงานข้อมูลจำเพาะ USB3.1 ในข้อมูลแบบเต็มอัตรา 10 Gbit / s

แนะนำ C ชนิด USB:

1 บางเฉียบ

ร่างกายทินเนอร์ต้องพอร์ตบาง ซึ่งเป็นหนึ่งในสาเหตุที่ USB C เปิดออก ความยาวพอร์ต USB-C 0.83 ซม. กว้าง 0.26 ซม. พอร์ต USB เก่าคือ 1.4 เซนติเมตรยาวและกว้าง 0.65 ซม. นอกจากนี้ยังหมายความ ว่า จุดสิ้นสุดของสายเคเบิลข้อมูล USB C จะเป็นหนึ่งในสามของขนาดของปลั๊กสายเคเบิลข้อมูล USB A มาตรฐาน

2 ไม่มีบวก และลบ

เหมือนอินเตอร์เฟซของ Apple Lightning พอร์ต USB-C จะเหมือนกับด้านหน้าและด้านหลัง กล่าวคือ ไม่ว่าวิธีการที่คุณใส่ พอร์ตนี้ถูกต้อง ผู้ใช้ไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับพอร์ต USB ดั้งเดิมมาจากปัญหาบวก และลบ

3 รวดเร็ว

ในทางทฤษฎี พอร์ต USB-C มีอัตราการถ่ายโอนสูงสุด 10 gb ต่อวินาที แต่ Apple กล่าวใหม่ MacBook USB C พอร์ตสูงสุดอัตราการถ่ายโอนของ 5Gbps แรงดันไฟฟ้าสูงสุดคือ 20 โวลต์ ซึ่งสามารถเร่งความเร็วเวลาชาร์จ USB-A ชนิด เพื่อให้ห่างไกลการจำกัดอัตราการถ่ายโอน 5Gbps แรงดันไฟออก 5 โวลต์

4 อเนกประสงค์

พอร์ต USB-C ของ MacBook ใหม่สามารถโอนย้ายข้อมูล ชาร์จเป็นพอร์ตสัญญาณวิดีโอขาออกเพื่อเชื่อมโยงอุปกรณ์จอภาพภายนอกได้ คำถามเดียวคือ วิธีที่ Apple ตรงตามผู้ใช้ที่ต้องการทำสิ่งเหล่านี้สามในเวลาเดียวกัน

5 สองทาง

USB ชนิด C ซึ่งแตกต่างจากพอร์ต USB เก่า พลังงานสามารถส่งข้อมูลทางเดียวเท่านั้น ระบบส่งกำลังของพอร์ต USB C สองทาง ซึ่งหมายความ ว่า มันจะมีสองโหมดพลังงานส่ง ดังนั้น ผู้ใช้สามารถเพียงใช้แล็ปท็อปเพื่อชาร์จอุปกรณ์มือถือ คุณยังสามารถใช้อุปกรณ์หรือมือถือพลังงานสำหรับโน้ตอื่น ๆ เพื่อชาร์จ

6 ย้อน

อุปกรณ์สามารถเข้ากันได้กับมาตรฐาน USB เก่า แต่ผู้ใช้จำเป็นต้องซื้ออะแดปเตอร์เพิ่มเติมเพื่อทำความเข้ากันได้ แอปเปิ้ลกล่าวว่า ไม่เพียงแต่ Apple จะขายอะแดปเตอร์ บริษัทอื่น ๆ ยังสามารถให้สิทธิ์การผลิต

ปัญหาที่ต้องพิจารณาเมื่อการพัฒนา USB ชนิด C มีอะไรบ้าง

พิจารณา PHY 1

ตัวอย่างเช่น บวก และลบปลั๊กอินคุณลักษณะของตัวเชื่อมต่อต้องถูกสร้างขึ้นใหม่ในการใช้งานของชั้นกายภาพ เมื่อใช้อัตราข้อมูล USB 2.0 ผู้ออกแบบสามารถใช้คู่ของตัวต้านทานสั้นเชื่อมต่อเส้นทางสองข้อมูลในชั้นกายภาพเพื่อระบุวิธีเสียบตัวเชื่อมต่อ อัตราต่ำกว่า USB 2.0 ข้อมูล ชั้นกายภาพมีประสิทธิภาพระยะขอบพอจะจัดการแสงสะท้อนที่เกิดจากเส้นทางข้อมูล shorted

สำหรับ USB3.0 และ USB3.1 อัตราข้อมูล นักออกแบบต้องใช้ข้อมูลเส้นทางที่สองการจัดการอัตราสูง ผ่านการเชื่อมต่อในทิศทาง ระบบเชื่อมต่อกับเส้นทางข้อมูล และในทิศทางอื่นๆ ระบบการเชื่อมต่อกับเส้นทางข้อมูลอื่น  เส้นทางของข้อมูลคู่ที่จำเป็นเนื่องจาก เมื่อส่งที่ 5Gbit / s และ 10Gbit / s ข้อมูลราคา ทิศทางการผ่านเส้นทางข้อมูลสั้นจะทำให้สะท้อนสัญญาณมากเกินไปจะทำลายลงข้อมูล

ผู้ออกแบบต้องตัดสินใจเลือกวิธีแก้ปัญหา วิธีการแก้ไขปัญหาคือการ ใช้สองทางกายภาพชั้น มีชั้นกายภาพ ข้อเสียเปรียบของการแก้ปัญหาชั้นทางกายภาพที่สองคือ ว่า ใช้ 20% ถึง 25% ของพื้นที่พิเศษการใช้สอง SuperSpeed ข้อมูลเส้นทางและเส้นทางข้อมูลความเร็วสูงที่สอง และต้องมีสองชุดของวงจรเฟสล็อกลูป (PLL) และขาไฟ พื้นดิน และข้อมูลสองชุด ผลลัพธ์ที่ได้คือ เส้นทางที่เป็นเจ้าของระบบข้อมูลความเร็วสูงเป็นหนึ่งมากกว่าความต้องการที่แท้จริง

การดำเนินการมีประสิทธิภาพคือ การใช้ชั้นกายภาพที่ได้รับการปรับปรุงสำหรับข้อมูลจำเพาะชนิด USB C ซึ่งมีเส้นทางข้อมูลที่ความเร็วสูงสอง เส้นทางข้อมูลความเร็วสูง ชุดของเฟสล็อกแหวนวงจร และชุดของขาไฟ พื้นดิน และข้อมูล

ทางเลือกของนักออกแบบขึ้นอยู่กับโปรแกรมสุดท้ายของพวกเขา ตลาดต้นทุนสำคัญจะเลือกที่จะประหยัดพื้นที่ และชิสามารถทำได้ โดยการตัดเส้นทางข้อมูลความเร็วสูงเพิ่มเติม และลดจำนวนหมุดได้ถึง 40%

ส่งสัญญาณชนิด USB C 2

ความท้าทายสองในการใช้ USB ชนิด C มีความซับซ้อนสัญญาณที่จำเป็นสำหรับการเชื่อมต่อ 24 พิน ข้อมูลจำเพาะเกี่ยวกับ USB ชนิด C ระบุสัญญาณการกำหนดค่าช่องสัญญาณ (CC) และสัญญาณไฟออก (PD) เพื่อกำหนดพารามิเตอร์ เช่นทิศทางของการเชื่อมต่อ จำนวนพลังงานสามารถใด ๆ ของสายไฟที่เสียบเข้ากับพอร์ตชนิด C และตัวเชื่อมต่อเมื่อมีการ สำหรับเสียงและวิดีโอ และ ในโหมดสวิตช์

ในขณะที่สนับสนุนการกำหนดค่าของช่องสัญญาณไฟแสดงผลสัญญาณที่จำเป็นสำหรับตรรกะเพิ่มเติม: ข้อความตัวควบคุมและตั้งค่าคอนฟิกช่องสัญญาณตรรกะการส่งออกพลังงาน เป็นส่วนหนึ่งของความท้าทายการออกแบบคือการ จัดการกับสัญญาณที่สองที่อาจเกิดขึ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับการรวมสัญญาณในเวลานั้น

ข้อมูลจำเพาะชนิด C ยัง ขจัดแนวคิด USB บนไป แต่ใช้แทน แนวคิดสองบทบาทพอร์ต วิธีการส่งสัญญาณที่บ่งชี้ว่า พอร์ตที่ใช้ เป็นโฮสต์ หรืออุปกรณ์ USB บนไปได้ โพรโทคอล On ไปใช้รหัส pin เพื่อส่งสัญญาณว่า พอร์ตที่ทำหน้าที่เป็นต้นแบบหรืออุปกรณ์ที่ทำงาน อย่างไรก็ตาม ประเภท C ไม่มีสัญญาณนี้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ข้อความขาออกของพลังงานการทำเช่นนี้ ซึ่งทำให้สัญญาณ PD เพื่อให้ภาวะแทรกซ้อนเพิ่มเติม

ปัญหาระบบ 3

ขั้วต่อประเภท C สามารถทำให้ USB ผู้ใช้ชีวิตสะดวกสบายมากขึ้น แต่ต้นทุนคือ การทำให้ผู้ออกแบบงานกลายเป็นซับซ้อนมากขึ้น นักออกแบบจะมีการตัดสินใจที่หนึ่งที่พวกเขาต้องการสนับสนุน USB 2.0, 3.0 หรือ 3.1 วิธีการจัดการพลังงาน และว่าจะสนับสนุนเสียง และวิดีโอสลับโหมด

การใช้งาน USB ชนิด C จะยังมีผลกระทบระบบ เช่น ถ้า SoC ตั้งใจที่จะสนับสนุนฟังก์ชันการส่งออกพลังงาน ผู้ออกแบบสามารถเลือกใช้การชิพการจัดการพลังงานภายนอกที่ตรงกับเงื่อนไขด้านความปลอดภัยที่เกี่ยวข้องทั้งหมด ซึ่งหมายความว่า แบ่งผลผลิตพลังงาน และการกำหนดค่าตรรกะช่อง บางที ระหว่างชั้นกายภาพและชิไฟแยกการจัดการ หรือ ระหว่างระบบหลัก CPU และแม้ไมโครคอนโทรลเลอร์ภายนอกที่เฉพาะ

Synopsys ของตัวควบคุม USB ที่ครอบคลุมและกายภาพชั้น IP พอร์ตโฟลิโอได้สำเร็จนำ USB มากกว่า 3,000 แบบ และได้รับการตรวจสอบอุปกรณ์จัดส่งประมาณ 3 พันล้าน นี่คือประสบการณ์ออกแบบเจาะลึก และตรงไปตรงมาที่ทำให้เราสามารถพัฒนา USB3.1 ชั้นกายภาพ IP เหมาะสำหรับใช้กับขั้วต่อประเภท C และเครื่องมือสนับสนุน และตรวจสอบสภาพแวดล้อมที่จำเป็นต้องใช้ฟังก์ชันการทำงานประเภท C - ทำให้การ ผู้ออกแบบงานได้ง่ายขึ้น

4 "ไลน์" ของปัญหา

นอกจาก USB สามารถใช้ถ่ายโอนข้อมูล แต่ยังเป็นวิธีการใช้พลังงาน จัดหา มาตรฐานเนื่องจากไม่มีการผลิตพลังงาน ดังนั้น USB 1.0 และ 2.0 กำลังผลิตเริ่มต้น USB ถูกจำกัด 2.5 w (0.5 a / 5v) แม้ว่านี้เพียงพอที่จะจัดหาโทรศัพท์มือถือและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กอื่น ๆ แต่สำหรับไดรฟ์ภายนอก มันไม่ชัดเจนพอ และ USB 3.0 ก็เป็น ค่าจัดหาวัสดุของถึง 4.5 w (0.9 a / 5v)

และในอินเตอร์เฟซ USB ชนิด C มาตรฐาน USB 3.1 ผลิตไฟฟ้าสามารถเข้าถึงสูงสุด 20V / ชาร์จ 5A, 100w ไม่เพียง เพื่อตอบสนองความต้องการชาร์จโทรศัพท์มือถือ แต่ยัง เพื่อตอบสนองอุปกรณ์จอแบนและคอมพิวเตอร์ที่ ต้องการ นอกจากนี้ ผลิตไฟฟ้า คุณยังสามารถลบการใช้พลังงานสูงอื่น ๆ ของอุปกรณ์ภายนอกต้องเชื่อมต่อปัญหาในการจัดหาพลังงานอื่น

นอกจากนี้ มีบางปัญหาที่แหล่งจ่ายไฟ USB ชนิด C ซึ่งเป็นสิ่งที่ดี และมีข้อบกพร่อง ข่าวดีคือ ว่า มาตรฐาน USB PD 2.0 สามารถใช้โน้ตบุ๊คหรือแท็บเล็ตโดยตรงในอนาคต ในขณะที่ช่วยให้สมาร์ทโฟนที่จะใช้เป็นแหล่งพลังงานที่เคลื่อน

ในทางกลับกัน ข่าวร้ายก็คือ ว่า มีสายเคเบิล USB ทุกรอบไม่มีเรียกว่าออกมา สายเหล่านี้ต้องสร้างชิพิเศษ ซึ่งประกอบด้วยข้อมูลบนสายเคเบิล เต็มรูปแบบสาย USB ต้องสามารถทนต่อ 1.5 a หรือ 5v ของปัจจุบัน และสายนี้ต้นทุนกว่าสาย USB ธรรมดามากขึ้น