Johdatus C-tyypin liittimiin
USB Type-Con noussut markkinoiden hallitsevaksi toimijaksi liittimien etujen ansiosta ja on nyt saavuttamassa huipun. Sen soveltaminen eri aloilla on pysäyttämätöntä. Applen MacBook on saanut ihmiset tunnistamaan USB Type-C -liitännän kätevyyden ja paljastanut myös tulevaisuuden laitteiden kehitystrendin. Tulevaisuudessa markkinoille tulee yhä enemmän USB Type-C -laitteita. Epäilemättä USB Type-C -liitäntä tulee vähitellen yleistymään ja hallitsemaan markkinoita seuraavien vuosien aikana. Lisäksi mobiililaitteissa, kuten puhelimissa ja tableteissa, siinä on useita ominaisuuksia, jotka mahdollistavat nopeamman latauksen, suuremmat tiedonsiirtonopeudet ja näytön ulostulon tuen. Se sopii paremmin mobiililaitteiden ulostuloliitännäksi. Mikä tärkeintä, on olemassa suuri tarve universaalille liitännälle, joka parantaa eri laitteiden välistä yhteyttä. Nämä ominaisuudet voivat tehdä Type-C -liitännästä todella tulevaisuuden yhtenäisen käyttöliittymän, ei vain näillä sovellusaloilla!
Jos USB Type-C -liitin on suunniteltu USB Associationin teollisuusstandardien mukaisesti, sen on oltava muodikas, ohut ja kompakti, ja se sopii mobiililaitteille. Samalla sen on täytettävä liiton korkeat lujuusvaatimukset ja soveltuttava erilaisiin teollisiin sovelluksiin. USB Type-C -liitin tarjoaa käännettävän pistokkeen; pistoke voidaan asettaa mistä tahansa suunnasta, mikä takaa helpon ja luotettavan liitännän. Liittimen on myös tuettava useita eri protokollia ja sen on oltava taaksepäin yhteensopiva HDMI:n, VGA:n, DisplayPortin ja muiden liitäntätyyppien kanssa yhdestä C-tyypin USB-portista sovittimien kautta. Sähkömagneettisten häiriöiden (EMI) ja muiden ankarien ympäristöjen suorituskyvyn varmistamiseksi tarvitaan enemmän suunnittelunäkökohtia. On suositeltavaa, että valmistajat valitsevat TID-sertifioituja liittimien toimittajia ongelmien välttämiseksi päätelaitteissa!
TheUSB Type-C 3.1käyttöliittymällä on kuusi merkittävää etua:
1) Täysi toiminnallisuus: Se tukee dataa, ääntä, videota ja latausta samanaikaisesti, mikä luo pohjan suurnopeusdatalle, digitaaliselle äänelle, teräväpiirtovideolle, nopealle lataukselle ja usean laitteen jakamiselle. Yksi kaapeli voi korvata useita aiemmin käytettyjä kaapeleita.
2) Käännettävä asetus: Apple Lightning -liitännän tavoin portin etu- ja takaosa ovat samat, mikä tukee käännettävää asetusta.
3) Kaksisuuntainen siirto: Dataa ja tehoa voidaan siirtää molempiin suuntiin.
4) Taaksepäin yhteensopivuus: Sovittimien kautta se voi olla yhteensopiva USB Type-A:n, Micro-B:n ja muiden liitäntöjen kanssa.
5) Pieni koko: Liitännän koko on 8,3 mm x 2,5 mm, noin kolmannes USB-A-liitännän koosta.
6) Suuri nopeus: YhteensopivaUSB 3.1protokollan avulla se voi tukea jopa 10 Gb/s tiedonsiirtoa, kutenUSB-C 10 GbpsjaUSB 3.1 -sukupolvi 2standardeja, mikä mahdollistaa erittäin nopean tiedonsiirron.
USB PD -tiedonsiirto-ohjeet
USB - Power Delivery (USB PD) on protokollaspesifikaatio, joka mahdollistaa jopa 100 W:n tehon ja tiedonsiirron samanaikaisen siirron yhden kaapelin kautta. USB Type-C on täysin uusi spesifikaatio USB-liittimelle, joka tukee useita uusia standardeja, kuten USB 3.1 (Gen1 ja Gen2), DisplayPort ja USB PD. USB Type-C -portin oletusarvoinen suurin tuettu jännite ja virta on 5 V 3 A. Jos USB PD on toteutettu USB Type-C -porttiin, se voi tukea USB PD -spesifikaatiossa määriteltyä 240 W:n tehoa, joten USB Type-C -portin olemassaolo ei tarkoita, että se tukisi USB PD:tä. USB PD näyttää olevan vain virransiirto- ja hallintaprotokolla, mutta itse asiassa se voi muuttaa porttien rooleja, kommunikoida aktiivisten kaapeleiden kanssa, mahdollistaa DFP:n toiminnan virtalähteenä ja monia muita edistyneitä toimintoja. Siksi PD:tä tukevien laitteiden on käytettävä CC Logic -siruja (E-Mark-siruja), esimerkiksi käyttämällä...5A 100W USB-C-kaapelivoi saavuttaa tehokkaan virransyötön.
USB Type-C VBUS -virran tunnistus ja käyttö
USB Type-C -liittimeen on lisätty virran tunnistus- ja käyttötoimintoja. Käyttöön on otettu kolme uutta virtatilaa: oletusarvoinen USB-virtatila (500 mA/900 mA), 1,5 A ja 3,0 A. Nämä kolme virtatilaa lähetetään ja havaitaan CC-nastojen kautta. DFP-yksiköille, jotka vaativat lähetysvirran lähtöominaisuutta, tarvitaan erilaisia CC-ylösvetovastusten Rp arvoja tämän saavuttamiseksi. UFP-yksiköille CC-nastan jännitearvo on tunnistettava, jotta saadaan selville toisen DFP-yksikön virran lähtöominaisuus.
DFP-UFP- ja VBUS-hallinta ja -tunnistus
DFP on isännässä tai keskittimessä sijaitseva USB Type-C -portti, joka on kytketty laitteeseen. UFP on laitteessa tai keskittimessä sijaitseva USB Type-C -portti, joka on kytketty isännän tai keskittimen DFP:hen. DRP on USB Type-C -portti, joka voi toimia joko DFP:nä tai UFP:nä. DRP vaihtaa DFP:n ja UFP:n välillä 50 ms:n välein valmiustilassa. DFP:hen vaihdettaessa CC-nastan VBUS-väylään tai virtalähteen lähtöön on oltava vastus Rp, joka vetäytyy ylöspäin. UFP:hen vaihdettaessa CC-nastan GND-liitäntään on oltava vastus Rd, joka vetäytyy alaspäin. CC Logic -sirun on suoritettava tämä kytkentätoiminto.
VBUS-signaali voidaan syöttää vain, kun DFP havaitsee UFP:n lisäämisen. Kun UFP on poistettu, VBUS on kytkettävä pois päältä. CC Logic -sirun on suoritettava tämä toiminto.
Huomautus: Yllä mainittu DRP eroaa USB-PD DRP:stä. USB-PD DRP viittaa virtaportteihin, jotka toimivat virtalähteenä (virransyöttäjä) ja nieluna (kuluttaja). Esimerkiksi kannettavan tietokoneen USB Type-C -portti tukee USB-PD DRP:tä, joka voi toimia virtalähteenä (kun liitetään USB-asema tai matkapuhelin) tai nieluna (kun liitetään näyttö tai virtasovitin).
DRP-konsepti, DFP-konsepti, UFP-konsepti
Tiedonsiirto koostuu pääasiassa kahdesta differentiaalisignaalien sarjasta, TX/RX. CC1 ja CC2 ovat kaksi avainnastaa, joilla on monia toimintoja:
Liitäntöjen havaitseminen, etu- ja takapuolen erottaminen, DFP:n ja UFP:n erottaminen, joka on Vbusin master-slave-kokoonpano, sekä kahden tyyppiset USB Type-C- ja USB Power Delivery -laitteet.
Vconn-liitännän konfigurointi. Kun kaapelissa on siru, toinen CC lähettää signaalin ja toisesta CC:stä tulee virtalähteen Vconn. Muiden tilojen, kuten äänilisälaitteiden, DP:n ja PCIE:n liittämisen, konfiguroinnissa on neljä virta- ja maadoitusjohtoa kutakin varten. DRP (Dual Role Port): kaksoisrooliportti, DRP:tä voidaan käyttää DFP:nä (isäntänä), UFP:nä (laite) tai se voi vaihtaa dynaamisesti DFP:n ja UFP:n välillä. Tyypillinen DRP-laite on tietokone (tietokone voi toimia USB-isäntänä tai ladattavana laitteena (Applen uusi MacBook Air)), matkapuhelin, jossa on OTG-toiminto (matkapuhelin voi toimia ladattavana laitteena ja datan lukemiseen tai isäntänä virran syöttämiseen tai datan lukemiseen USB-asemasta), varavirtalähde (purkaminen ja lataaminen voidaan tehdä yhden USB Type-C -portin kautta, eli tämä portti voi purkaa ja ladata).
Tyypillinen USB Type-C:n isäntä-asiakas (DFP-UFP) toteutustapa
CCpin-konsepti
CC (konfiguraatiokanava): Konfiguraatiokanava, tämä on USB Type-C:hen lisätty uusi avainkanava. Sen toimintoihin kuuluvat USB-liitäntöjen tunnistaminen, oikean liitäntäsuunnan tunnistaminen, USB-laitteiden ja VBUS:n välisen yhteyden muodostaminen ja hallinta jne.
DFP:n CC-nastassa on ylempi ylösvetoresistanssi Rp ja UFP:ssä alempi alasvetoresistanssi Rd. Kun niitä ei ole kytketty, DFP:n VBUS-väylällä ei ole lähtöä. Kytkennän jälkeen CC-nasta kytketään ja DFP:n CC-nasta tunnistaa UFP:n alasvetoresistanssin Rd, mikä osoittaa, että yhteys on muodostettu. Tämän jälkeen DFP avaa Vbus-virtakytkimen ja syöttää virtaa UFP:lle. Se, mikä CC-nasta (CC1, CC2) tunnistaa alasvetoresistanssin, määrittää liitännän liitäntäsuunnan ja myös vaihtaa RX/TX-tilan. Resistanssi Rd = 5,1 kΩ ja resistanssin Rp arvo on epävarma. Edellisen kaavion mukaan voidaan nähdä, että USB Type-C:llä on useita virtalähdetiloja. Miten ne erotetaan toisistaan? Se perustuu Rp:n arvoon. CC-nastan havaitsema jännite on erilainen, kun Rp:n arvo on erilainen, ja sitten DFP-päätä ohjataan suorittamaan kyseinen virtalähdetila. On huomattava, että yllä olevassa kuvassa piirretyt kaksi CC-nastaa ovat itse asiassa vain yksi CC-linja kaapelissa ilman sirua.
Julkaisun aika: 03.11.2025
