17.04.2016      59973      253
 

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 «плюшки» 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 kΩ — 500 или 900 мА
22 kΩ — 1,5 А
10 kΩ — 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 kΩ

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 kΩ 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.


Внешний вид платы ▼

Переходник USB-C—USB-AF

Чтобы подключить USB-периферию к устройству с портом USB-C, в переходнике необходим резистор 5,1 kΩ 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: 253 комментария
  1. Сергей:

    как на счёт кабелей с возможностью подключения как флешки, так и зарядного устройства к смартфону? типа такого:
    https://usbfever.com/index.php?main_page=product_info&cPath=66_316&products_id=2759
    или вот:
    https://www.gearbest.com/chargers-cables/pp_946388.html?lkid=20466455
    возможно там используется корпус разъёма и земля как контакты, а в качестве перемычки — закоротка во флешке или устройстве, но как тогда заряжать смартфон при подключенной флешке если у такого типа разъёмов только 2 роли?

    Ответить
    1. Rones:

      Я не испытывал эти кабели. Могу только предположить, что это универсальные кабели, не выполняющие оба назначения одновременно. Либо это просто OTG кабели с дополнительным питанием периферии, но без заряда самого смартфона.

      В подключаемом устройстве никакой закоротки быть не может, так как в гнезде USB-A нет контакта ID, по закоротке которого включается режим OTG.

      Ответить
  2. Егор:

    Благодарю за отличную статью.
    Самая лучшая за 2-4 часа сёрфинга в сети на тему.

    Есть вопрос, помогите пожалуйста:
    1. имеем зарядку для тф/нб, 60w, type-c
    2. из-за удобства, нужно с неё по кабелю type-c => type-c, «попросить» 20v/3a
    3. просить на радиолюбительскую схему,
    без передачи данных, вопросов-ответов,
    — просто чисто напряжение и ток.

    В вашей статье указано что резисторов можно просить амперы, а как попросить вольты?

    Заранее БОЛЬШОЕ СПАСИБО!

    пс
    возможно у вас есть принципиальная схема или ссылка на схожу по теме статью, если будет пара минут, поделитесь пожалуйста.. пока искал, в рунете, не смог найти (

    Ответить
    1. Rones:

      Напряжение в USB 3.1 запрашивается «цифровым» способом. Для запроса произвольного напряжения служит триггер PowerDelivery — https://mysku.ru/blog/china-stores/66667.html

      Ответить
  3. Ванька:

    Добрый день. Приобрел xiaomi mi mix 2s, в нем этот злаполучный type-c. Задача такая: необходимо в один разъем воткнуть наушники зарядку и otg. Насколько это реально? Ещё пригляделся данный девайс. Будет ли он работать?

    Ответить
    1. Rones:

      Не получится одновременно подключить все три устройства. Проблема в том, что адаптеры, типа того, что на фото, рассчитаны на работу с новым портом (USB 3.1), а в вашем смартфоне используется старый порт (USB 2.0). Просто к старому порту припаяли новое гнездо — Type-C.
      Возможно, будет работать переходник для одновременного подключения зарядки и наушников.
      Насколько я знаю, ваш смартфон поддерживает беспроводную зарядку. Таким образом, можно совместить беспроводной заряд с прослушиванием музыки или с работой по OTG.
      Не представляю, как совместить наушники с OTG.

      Ответить
    2. Михаил:

      Сам с таким телефоном. Переходник на зу+наушники работает, но без QC, как выяснили в комментарии ниже.

      Ответить
  4. Михаил:

    Добрый день. Для смартфонов без разъёма 3.5мм есть переходники для подключения зарядного и штекера 3.5, с которыми не работает быстрая зарядка.
    Так и не могу понять, можно ли спаять переходник, чтоб QC работал или там нужный контакт занят резистором для включения режима аналогового аудио?

    Ответить
    1. Rones:

      Проблема в том, что QC для согласования напряжения использует те же контакты D− D+, что и аналоговое аудио.

      Ответить
      1. Михаил:

        Ааа, вот в чём беда… Спасибо! Сам не смог найти (хотя искал инфу всего один день пока что), какие именно контакты используются для согласования напряжения.

        Ответить
  5. Nikolay:

    Друг!
    Имеется dev.плата ROC-RK3328-CC, питается по micro usb, в спецификациях написано питание до 12v 2a (да, по microusb).
    Так же этот же microusb имеет функцию OTG. Хотел бы перепаять microusb female на type-c female.. Каким способом лучше всего распаять чтоб сохранить функциональность? Я так понимаю, резисторы и конденсаторы не понадобятся? Заранее спасибо)

    Ответить
    1. Rones:

      Увы, не представляю, как сохранить функцию OTG. В USB 2.0 и в USB 3.1 по-разному даётся команда на включение этого режима.
      В USB 2.0 — замыкание ID и GND. В Type-C — появление 5,1 кОм между CC и GND.

      Ответить
  6. Дмитрий:

    Приветствую. Не подскажете, есть ли возможность через USB-C передавать сигнал от стереомикрофона?

    Ответить
    1. Rones:

      Мне такой способ не известен, но он должен быть, так как стереомикрофоны со штекером type-c всё же продаются: http://www.boya-mic.com/wap/stereomicrophonesystem/1085.html
      Полагаю, аналоговый стереосигнал передать не получится. Потребуется внешняя type-c звуковая карта со стереовходом под аналоговый микрофон. Разумеется, необходимо, чтобы приёмное устройство поддерживало внешнюю карту.

      К какому устройству вы желаете подключить стеремикрофон?

      Ответить
      1. Дмитрий:

        В наличии телефон Galaxy S8. Раньше была Xpiria Z3, картинка не очень, зато писался стереозвук, что очень критично при записях с концертов. А теперь стоя близко к сцене вроде картинка относительно нормальная, но звук просто бубнит в лучших традициях моно. Нашел для айфонов всякие стереомикрофоны, на андроид никак. Ещё конечно критичен уровень записи звука. Хотя бы 120дБ.

        Ответить
      2. Дмитрий:

        Кстати, спасибо за наводку. Посмотрю этот мик.

        Ответить
        1. Rones:

          Правда, не подскажу, насколько он хорош и правда ли там стерео. Рекомендую поискать отзывы и удостовериться в совместимости микрофона с вашим смартфоном. Я-то не пользуюсь внешними микрофонами.

          Ответить
  7. Роман:

    Добрый день. Имею электронный стабилизатор для экшен камер Zhiyun Evolution Z1 и была камера garmin virb ultra 30, и все было хорошо пока я не поменял камеру на Gopro hero 7. Этот кабель (на фото со штекером мини USB) используется для подключения камеры к аккумулятору стабилизатора и её зарядке, при этом съемка может вестись очень долго (я ни разу не разрядил аккумуляторы полностью, хотя снимали почти без перерыва в многочасовых поездках на авто).
    Сейчас, когда я поменял камеру оказалось, что в камере для зарядки используется разъем USB-C. В комплекте со стабилизатором такого кабеля нет. Искал переходник mini usb – usb-c. Оказалось это большая редкость, есть пара вариантов только на aliexpress. Обращался к производителю, ответа не получил.
    Вопрос: возможно ли перепаять штекер мини usb (на фото) на штекер usb-c?
    Спасибо.

    Ответить
    1. Rones:

      Существующий переходник служит исключительно для заряда?
      Если сможете прозвонить, какой провод (цвет) в существующем переходнике с каким контактом mini USB связан, я нарисую схему перепайки.

      Но чтоб не резать существующий кабель, предлагаю спаять дополнительный переходник. Для переходника вам потребуется:
      • гнездо USB mini — (на Али)
      • штекер USB type-C — (на Али). Распайка нарисована именно под этот штекер.
      Схема переходника ▼

      Ответить
      1. Роман:

        Да для зарядки. Спасибо за подсказку. С переходником вариант более подходящий. Буду искать разъем и штекер. Спасибо.

        Ответить
        1. Rones:

          Я дал ссылки на конкретные разъёмы, продающиеся на Али. Заказывайте их. Будут вопросы — обязательно обращайтесь.

          Ответить

Ваш комментарий

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

Если нужно, добавьте картинку (только JPG)