17.04.2016      77839      286
 

USB 3.1 Type-C. Коротко, ясно, детально

• назначение контактов
• распиновка
• питание и заряд
• схемы переходников


Достоинства порта USB 3.1:
★ быстрый
★ мощный
★ универсальный

Достоинства разъёма Type-C:
★ долговечный
★ симметричный

Теперь гарантированно можно подключить USB кабель к устройству с первого раза.

⚠ Следует различать понятия «порт» и «разъём». Разъём (гнездо) Type-C можно припаять хоть старому телефону (вместо micro-USB), но порт так и останется старым USB 2.0 — скорости заряда и передачи данных это не прибавит. Из удобств появится лишь симметричность и надёжность разъёма.

⚠ Таким образом наличие Type-C ещё ни о чём не говорит. Продаются модели смартфонов с новым разъёмом, но со старым портом. Перечисленные в этой статье достоинства к таким смартфонам не относятся.

Назначение контактов

Контакты разъёмов на схемах показаны с внешней (рабочей) стороны, если обратное не оговаривается особо.

Скачать спецификацию USB type-C в PDF (En)

Порт содержит 24 контакта (12 контактов на каждой стороне). «Верхняя» линейка нумеруется A1…A12, «нижняя» — B1…B12. По большей части линейки идентичны друг другу, что и делает этот порт равнодушным к ориентации штекера. Контакты каждой линейки можно разбить на 6 групп: USB 2.0, USB 3.1, Питание, Земля, Согласующий канал и Дополнительный канал. А теперь рассмотрим подробнее.

Собственно, USB 3.1. Линии высокоскоростной передачи данных: TX+, TX-, RX+, RX- (контакты 2, 3, 10, 11). Скорость до 10 Гб/с. В кабеле эти пары перекроссированы, и что для одного устройства является RX, другому представляется как TX. И наоборот. По особому распоряжению эти пары могут переквалифицироваться под другие задачи, например — под передачу видео.

Старый добрый USB 2.0. Линии низкоскоростной передачи данных: D+/D- (контакты 6, 7). Этот раритет включили в порт ради совместимости со старыми тихоходными устройствами до 480 Мб/с.

Плюс питания — Vbus (контакты 4, 9). Стандартное напряжение 5 вольт. Ток выставляется в зависимости от потребностей периферии: 0,5А; 0,9А; 1,5А; 3А. Вообще, спецификация порта подразумевает передаваемую мощность до 100Вт, и в случае войны порт способен питать монитор или заряжать ноутбук напряжением 20 вольт!

GND — «Земля»-матушка (контакты 1, 12). Минус всего и вся.

Согласующий канал (или конфигурирующий) — СС (контакт 5). Это главная фишка USB type-C! Благодаря этому каналу система может определить:

— Факт подключения/отключения периферийного устройства;
— Ориентацию подключенного штекера. Как это ни странно, но разъём не абсолютно симметричен, и в некоторых случаях устройству хочется знать его ориентацию;
— Ток и напряжение, которое следует предоставить периферии для питания или заряда;
— Необходимость работы в альтернативном режиме, например, для передачи аудио-видео потока.
— Кроме функций мониторинга этот канал в случае необходимости подаёт питание на активный кабель.

Дополнительный канал — SBU (контакт 8). Дополнительный канал обычно не используется и предусмотрен лишь для некоторых экзотических случаев. Например, при передаче по кабелю видео, по SBU идёт аудиоканал.

Распиновка USB 3.1 Type-C

«Полосатым цветом» здесь изображены контакты неизолированного провода.

Странным решением было отмаркировать провода D+ и D- не как в USB 2.0, а наоборот: D+ белый, D- зелёный.

Серой обводкой помечены провода, чей цвет по словам Википедии не регламентирован стандартом. Автор вообще не нашёл каких-либо указаний на цвета проводов в официальной документации.

Распайка коннекторов Type-C ▼

Схема типового кабеля USB-C «вилка-вилка»▼

Технология питания/заряда USB PD Rev.2 (USB Power Delivery)

У кабеля USB-C нет таких понятий как «коннектор-A» или «коннектор-B» — коннекторы теперь во всех случаях одинаковы.

Роли устройства обозначены новыми терминами:

DFP — активное, питающее устройство (как бы порт USB-A)
UFP — пассивное, приёмное устройство (как бы порт USB-B)
DRP — «двуличное», динамически изменяющее свой статус устройство.
Кроме того, заряжающее устройство называется Power Provider, заряжаемое — Power Consumer.

Распределение ролей осуществляется установкой на контакте CC определённого потенциала с помощью того или иного резистора:

▶Активное устройство (DFP) определяется по резистору между контактами CC и Vbus.
Номинал резистора сообщает потребителю, на какой ток он может рассчитывать:
56±20% кОм — 500 или 900 мА
22±5% кОм — 1,5 А
10±5% кОм — 3 А

• Переходники с USB 2.0 (3.0) на USB-C, служащие для подключения новых смартфонов к старым ПК или ЗУ распаяны по схеме DFP, то есть, показывают себя смартфону как активное устройство

▶Пассивное устройство (UFP) определяется по резистору между контактами CC и GND.
Номинал резистора: 5,1 кОм

Переходники с USB-C на USB-OTG распаяны именно по схеме UFP, то есть, имитируют потребляющее устройство

⚠ Технологию USB PD Rev2 в которой по контакту CC согласуются ток и напряжение заряда не следует путать с технологией Quick Charge (QC), где по контактам D− и D+ согласуется только напряжение заряда. USB PD Rev2 поддерживается только в USB 3.1.
QC поддерживается без привязки к версии порта.

Переходник USB-micro—USB-C

Переходник micro-USB 2.0 на USB type-C служит для подключения гаджета с гнездом Type-C к стандартному дата-кабелю USB 2.0 для заряда и синхронизации с ПК. В переходнике установлен резистор 56 кОм между контактами CC и Vbus.

Этот резистор как бы говорит смартфону: «К тебе подключили активное устройство − заряжайся. Больше 0,9 ампер не дам».

То есть, даже от мощного зарядного устройства (скажем, на 3 ампера)  через такой переходник мы не возьмём больше 0,9 ампер. Чтобы смартфон не стеснялся и взял 3 ампера, нужно заменить резистор на 10 кОм ▼

Внешний вид платы ▼

Универсальный переходник USB-micro—USB-C с поддержкой OTG

Наш читатель Сергей выслал схему универсального переходника micro-USB-BF to USB type-C (Тип 51125 Z22) − через него можно подключить как Data-кабель так и OTG-кабель USB 2.0. В зависимости от кабеля смартфон либо заряжается, либо работает с периферией.

В идеале вместо 55 кОм стоило бы использовать 51 (как в аналогичном переходнике от Huawei), чтобы в цепи Vcc-CC получались каноничные 56 кОм. Но спецификация не требует такой точности. Номинал сопротивления Vcc-CC допускается в диапазоне 45…67 кОм.


Внешний вид платы ▼

Переходник USB-C—USB-AF

Чтобы подключить USB-периферию к устройству с портом USB-C, в переходнике необходим резистор 5,1 кОм между контактами CC и GND.
Этот резистор сообщает смартфону: «К тебе подключено пассивное устройство. Подай питание».

Рассмотрим схему переходника OTG type-C на примере Type-C USB 3.1 To USB 3.0 OTG Adapter. Это переходник для подключения периферии USB 3.0 (2.0) к ПК или к смартфону Type-C.
Цвета проводов Data, TX и RX в этой модели несколько отличаются от каноничных, прошу обратить на это внимание! ▼

Ещё одна важная деталь — во всех переходниках типа USBtype-C—type-C или USBtype-C—USB3.0 (не обязательно OTG!) между контактами Vbus и Gnd необходим конденсатор для защиты контактов разъёма от искр при подключении. Например, для переходников на USB 3.0 требуется номинал конденсатора — 10нФ±20%×30В. Переходники на USB 3.1 требуют конденсатор большей ёмкости, а переходники на USB 2.0 не требуют конденсатора вовсе. Подробнее читайте в англоязычной статье «VBUS Bypass Capacitor».

Распайка платы переходника Type-C to USB 3.0 OTG с разных сторон ▼


Аналоговый звук через Type-C

Стандартом предусмотрена возможность передачи аналогового звука через цифровой порт. Эта возможность реализована в смартфонах HTC серии U, HTC 10 Evo, Xiaomi Mi, LeTV. Автор будет признателен, если читатель пополнит этот список.

Режим называется «Audio Adapter Accessory Mode». За подробностями обращайтесь к статье «Аналоговый звук через USB-C».

Для работы в этом режиме служат аналоговые гарнитуры с вилкой Type-C. Для подключения классической гарнитуры со штекером «джек» предусмотрены переходники.

Переходник для наушников и одновременной зарядки на GearBest ▶

Аналоговый звук передаётся по каналам Data−, Data+, SBU1 и SBU2. Смартфон переходит в этот режим, если в вилке гарнитуры или переходника между контактами A1—A5 и B1—B5 установлено сопротивление менее 0,8…1,2 кОм. Вместо резистора доводилось видеть просто перемычку.

Видео через USB-C

Для передачи видео через USB 3.1 разработан режим «DisplayPort Alternate Mode».
См. перечень устройств, поддерживающих этот режим.
В режиме «Display Port» назначение контактов порта меняется — две пары TX2/RX2 превращаются в видеоканал, а звуком занимается SBU1/2 ▼


Обсуждение: 286 комментариев
  1. unkk:

    HUAWEI MediaPad M5 — имеется только одно гнездо USB 3.1 Type-C для всех нужд.

    Ответить
  2. Юрий:

    Народ, подскажите, какие разъёмы брать на обычном шнуре, чтобы сделать fpv кабель?

    Ответить
  3. Огромное спасибо! Действительно — коротко, ясно, детально. Заметил одну маленькую неточность перевода. Во фразе

    «Полосатым цветом» здесь изображены контакты неизолированного провода

    вернее наверно будет «неэкранированного провода» ?

    Ответить
    1. Rones:

      Согласно спецификации, цвет провода GND указан как лужёный, то есть, именно голый.

      Ответить
  4. Александр:

    Камрады, помогите! Срочно нужно узнать какой резюк между какими пинами впаять, чтобы повербанк с выходом Type-C выдал на Vbus 20 а не 5 В (он это точно может). Хочу его обмануть, подключив к ноутбуку вместо штатного адаптера питания с обыкновенным круглым разъемом.
    Как я понимаю 5,1 кОм между CC и Gnd сообщат повербанку, что подключено пассивное (питаемое, заряжаемое) устройство, а как ему сказать чтобы 20, а не 5 В выдал?

    Ответить
    1. Rones:

      О напряжении питания устройства договариваются цифровым способом. Резистором это не сделать.

      Ответить
      1. Александр:

        Печалька, однако.
        Спасибо!

        Ответить
  5. Сергей:

    Доброго времени суток!
    Можно ли перепоять в автомагнитоле 30 pin от iPhone 4 на type-c на самсунг s8?

    Ответить
    1. Rones:

      Продаются переходники 30pin to type-C. Видимо можно и заменить разъём магнитолы с 30-pin на type-c. Но полный функционал восстановить не удастся — в 30-pin разъёме есть специфические сигналы, не предусмотренные в type-C.
      Вот полная распиновка разъёма 30-pin: https://pinouts.ru/CellularPhones-A-N/iPhone_connector.shtml

      Ответить
      1. Серней:

        Спасибо😁

        Ответить
  6. Антон:

    Длина кабеля usb -tape c , для того , что бы скажем соединить камеру с компютером для передачи данных и изображения , 2 метра! Usb 2 — tape c я в продаже нашел максималтной3 мера! Вопрос как мне связать камеру и копмютер на растояние 50 метров и выше по данному интерфейсу? Через активные пререзодники на витую парк rj 45 ? Но не сгорит ли камера? И пойдёт ли сигнал?

    Ответить
    1. Rones:

      50 метров — это перебор для USB. Можно конечно поэкспертментировать с витой парой, но гарантий никаких. Под питание рекомендую объединить несколько пар. Или запитать камеру от местного адаптера и объединить минусы питания и интерфейса.
      Если напряжение питания камеры не превышает 5 вольт, камера не сгорит.

      Ответить
  7. Александр:

    Добрый день. Пытаюсь подключить вот такую камеру к смартфону с гнездом micro usb. OTG адаптер micro usb male — usb type с female не удалось найти, попробую спаять сам. Как считаете, достаточно ли будет соединить их по usb 2.0 и замкнуть ID и GND для OTG ?

    Ответить
    1. Rones:

      «достаточно ли будет соединить их по usb 2.0 и замкнуть ID и GND для OTG ?»

      По идее — да, этого достаточно.
      Но если камера откажется брать питание от смартфона, потребуется ещё впаять резистор 56 кОм между контактами Vbus и CC (гнездо type-C).

      Ответить
      1. Anatolii:

        Получилось подключить? Если да — можно схему?
        А то я подключаю ту же камеру через два переходника %(

        Ответить
        1. Rones:

          Я не экспериментировал.

          Ответить
        2. Станислав:

          Какими? Хотя бы так подключить

          Ответить
    2. Станислав:

      Александр, получилось? Схему не дадите?

      Ответить
  8. АЛЕКСЕЙ:

    Спасибо за полноценный ответ!
    просто подам 5 в отсоединив их от магнитолы и посмотрю результат
    Надеюсь ток будет достаточным что бы в режиме зеркало не садился акум тф .

    Ответить
  9. Алексей:

    Самсунг 8 версия андроида последняя ускоренную зарядку поддерживает при работе миракаст с автомагнитолой автомобиля используется либо вариант wi-fi + блютуз либо провод для сети видео и управление и блютуз для звука
    Как я понял раз сигнальные в сети заняты единственное что можно сделать это подать питание на питающие контакты разьема в шнурке 10 ком уже есть .он будет как понял заряжать током до 600- 800 ма тк без повышения напряжения большего тока не добиться а увеличивать напряжение без контроля температуры аккумулятора опасно
    Я думал может использовать usb концентратор если его подключить к телефону то может он определиться и сможет дать инфу и одному и другому устройству?

    Ответить
    1. Rones:

      Если поддерживается зарядка повышенным напряжением, то скорее всего у смартфона старый порт USB 2.0 (не смотря на то, что разъём новый — Type-C). Это значит, что резистор 10 кОм порт игнорирует. На этот резистор реагирует только порт USB 3.1.

      без повышения напряжения большего тока не добиться

      Даже при фиксированном напряжении 5 вольт ток может быть хоть 1, хоть 2, хоть 3 ампера. Тут всё зависит от мощности зарядного устройства и готовности гаджета принять тот или иной ток.

      может использовать usb концентратор если его подключить к телефону то может он определиться и сможет дать инфу и одному и другому устройству?

      USB концентратор не поможет с организацией зарядки. Образно выражаясь, вы собираетесь подключить концентратор против шерсти. К тому же надо помнить, что повышенное напряжение с зарядника QC попадёт не только в смартфон, но и в магнитолу, что опасно.

      Рекомендую поискать информацию по теме «заряд QC с одновременной передачей данных». Возможно есть решения, но мне не удалось найти — в поисковике попадается много посторонней инфы. Детально исследовать вопрос сейчас не могу — перегружен задачами.

      Ответить
  10. Алексец:

    Спасибо такой резистор уже стоит в разьеме шнура. Вопрос как обеспечить
    Ускоренный заряд если цифровая шина занята ?
    Паралелить ее нельзя? ( В смысле шину USB)с другими устройствами? Можно ли цифровой сигнал управления током и напряжением заряда от ускоренной зарядки тф запаралелить с шиной USB по которой идут данные на магнитолу конкретно управление и видео (цыфровой миракаст)

    Ответить
    1. Rones:

      Боюсь, что ускоренный заряд обеспечить не удастся. Ветвить шину данных нельзя — не будет работать передача данных.

      Вопрос, какая версия порта у вашего смартфона — USB 2.0 или USB 3.1? И поддерживает ли смартфон технологию быстрой зарядки QC. Если да — то какая версия QC поддерживается?
      Признаться, я не понял, как вы собираетесь заряжать смартфон внешним источником и одновременно работать с магнитолой?

      Ответить

Ваш комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Если нужно, добавьте картинку (только JPG)