17.04.2016      425119      561
 

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 к 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 ▼

Кабели USB type-C

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

Схема дата-кабеля для подключения устройств с USB-C к порту USB 3.0 ▼

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 ▼

Вариант универсального переходника

Наш читатель Кирилл поделился схемой занятного переходника, подобного предыдущему▲. Ключевое отличие — в гнезде micro-USB не задействован контакт ID (№5), и оба резистора (и DFP, и UFP) подключены постоянно.

Устройство, к которому подключен этот переходник через Type-C, определяет свою роль  по наличию или отсутствию напряжения на контакте Vbus. Если сперва подключить к переходнику зарядное устройство через гнездо micro-USB, а потом подключить переходник к смартфону, то порт смартфона обнаружит напряжение заряда и переведёт смартфон в режим потребления. Если же просто подключить переходник, то смартфон входит в режим OTG и подаёт напряжение сам.
Переходник испытывался на смартфоне Samsung Galaxy S8.

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 ▼

Если материал оказался полезным для вас…

…вы можете нас отблагодарить! Авторам сайта будет очень приятно!


Обсуждение: 561 комментарий
  1. Vladlat:

    Не могу понять: у моиз смартфона Samsung Galaxy S10 USB Type-C 3.1, а у планшета Samsung Galaxy Tab S7 — USB Type-C 3.2. Чем они различаются? Скажем по скорости7 И какой у них gen: gen.1 (5Гбит/сек) или gen.2 (10 Гбит/сек)? Где то читал что gen.1. Но в чём отличие?

    Ответить
    1. Rones:

      Это всё путаница со старыми и новыми (2019 года) названиями.
      USB 3.1 (по-новому USB 3.2 Gen 2) — скорость до 10 Гбит/с
      USB 3.2 (по-новому USB 3.2 Gen 2×2) — скорость до 20 Гбит/с

      Ответить
      1. Vladlat:

        Простите, но это я итак знаю: меня интересует какой USB 3.2 у Samsung Galaxy Tab S7 — gen.1 (5Гбит/сек) или gen.2 (10 Гбит/сек)?

        Ответить
  2. kaKSAd:

    Приветствую!
    Подскажите, пожалуйста, какой логотип (пиктограмму) нужно ставить рядом с портом USB 3.1 Type C, если он используется исключительно для зарядки устройства (т.е. принимает энергию, но не отдаёт). Нашёл вот этот документ, но там про такой не сказано.

    Ответить
    1. Rones:

      Нормативов не знаю. Вообще, заряжаемое устройство в терминологии USB-C называется «UFP — upstream-facing port».

      Ответить
      1. kaSKAd:

        Жаль, спасибо!

        Ответить
  3. Михаил:

    Ребят, всем привет! Подскажите, как организовать otg и одновременную зарядку на type-c?

    Ответить
    1. Rones:

      На одном форуме человек рассказывает, что добился такого режима — http://www.pccar.ru/showthread.php?t=27515
      Я это не проверял. В спецификации тоже ничего не нашёл по этому вопросу.

      Ответить
      1. Михаил:

        Хорошо, спасибо. Я на свой страх и риск пробовал подавать питание в параллель ОТГ (как я понял у этого человека что то подобное), но результатов нуль, к сожалению. Так как ОТГ это ведь пассивное устройство, а тут нужно чтоб и пассивное и активное одновременно было)) Интересно как реализованы китайские отг с зарядкой.

        Ответить
        1. Rones:

          Увы, не представляю. Возможно, они установили и «активный» резистор между Vbus и CC, и «пассивный» — между CC и GND.

          Ответить
          1. Алексей:

            Я тоже такого режима добился. Там пассивный резистор должен быть и хаб с поддержкой Battery Charging. Иногда берёт всё, иногда тол

            Ответить
        2. Дмитрий:

          Скорее всего это просто обычный OTG кабель с активным питанием для подключаемого устройства. Что бы была возможность подключить не просто флешку, а жёсткий диск, запитать который контроллер телефона не в состоянии. Зарядки же самого телефона скорее всего и нет.

          Ответить
  4. Николай:

    Интересно пишет автор. Тихоходные 480мб на юсб 2.0. А есть хоть устройства которые выдадут на этом юсб 2.0 хотя бы 400мб/с?

    Ответить
  5. RedjBashmak:

    Подскажите, у меня был типа супербыстрый дата-кабель длиной 5 м для окулуса. Я точно не помню вроде USB3.1 TypeA- Type-C. В пиндосиях он стоит каких-то космических денег, я хочу взять в электромонтаже 19 или 27пиновый кабель и спаять кабель самостоятельно. Подскажите пожалуйста по выбору разъемов, и такой распиновке(я её тут не увидел). Спасибо.

    Ответить
  6. Isa:

    Tiene la conexiones de micro USB macho a usb-c hembra?

    Ответить
    1. Rones:

      No vendo nada ahora.

      Ответить
    2. Rones:

      Si necesita un cableado adaptador, aquí lo tiene.

      Ответить
  7. Alex:

    Пожалуйста, расскажите про значение E-Marker чипа в кабелях Type-C. Спасибо.

    Ответить
    1. Rones:

      Я не изучал этот вопрос. В общих чертах могу сказать, что чип сообщает устройствам параметры кабеля, его качество, соответствие требованиям.

      Ответить
      1. Alex:

        Вы индексируетесь по запросу Type-C. Написав про E-Marker произойдёт тоже самое. И вам хорошо и пользователю знания.

        Ответить
        1. Rones:

          Согласен. Будет время, напишу отдельную статью. Спасибо за идею!

          Ответить
  8. Александр Николаевич:

    Добрый вечер.
    Ожидается покупка на предприятие тепловизора Seek Thermal с разъемом тип С, т.к. он двусторонний и ориентацию от себя можно выбрать при подключении.
    Но, подозреваю, что будет решение иногда дать подключать на другой смартфон с микро-ЮСБ, и там уже нет уверенности, что объектив камеры будет смотреть от себя. Есть адаптер в продаже, ТипС мама-микроЮСБ папа, но меня смущает, что количество контактов в разъемах разное.
    Подскажите, если в курсе, напрасны ли мои опасения, что с адаптером смартфон может не увидеть камеру? Или надо искать/переделать адаптер, но с какими нюансами? Будет ли 100% рабочим вариант, когда я вставляю адаптер в смартфон с микроЮСБ и в него уже камеру с нужной ориентацией?

    Ответить
    1. Rones:

      Бывают модификации Seek Thermal и с micro-USB разъёмами (5 контактов/4 провода). Не могу гарантировать, но это говорит о том, что камера разработана под USB 2.0. То есть, полный набор контактов Type-C в переходнике и не требуется.
      Важно, чтобы переходник поддерживал OTG. Эта опция должна быть указана в описании товара, как в этом примере.
      Разумеется, для подключения камеры необходимо, чтобы OTG поддерживал и сам смартфон.
      Если хотя бы одно устройство (смартфон или переходник) не работают в режиме OTG, то смартфон камеру не увидит.
      Порядок подключения переходника и камеры значения не имеет.

      Ответить
      1. Александр Николаевич:

        Буду надеяться, что разница только в форме разъема. Тогда получается, те же «4 проводка от камеры» распаяны в ТипС без лишних заморочек, с сохранением функции подключения «туда-сюда» .

        Ответить
  9. Сергей:

    Доброго времени суток. Если взять переходник OTG microUSB и через переходник microUSB to Type-C подключить к смартфону с разъёмом Type-C, то будет ли работать флэшка через такую схему ?

    Ответить
    1. Rones:

      Это зависит от схемы переходника «microUSB to Type-C». Если в его гнезде microUSB распаян 4-й контакт (на схеме обозначен фиолетовым), то флешка работать будет. В описании таких переходников обычно указана поддержка OTG, как в этом примере.

      Ответить
  10. Егор:

    Добрый день) если можно пару вопросов от нуба)
    Я правильно понял, что в родном хуавеевском переходнике micrо-usb — type c есть резистор и он не дает заряжать на полную катушку?
    дальше более подробно почему спрашиваю, если интересно) сори что много букв=)
    имею дрон dji и huawei p30. При подключении телефона к пульту дрона, пульт начинает заряжать телефон. Телефон поддерживает быструю зарядку, батарея уже уставшая, а в пульте батарея не сильно емкая. В итоге телефон сжирает заряд пульта очень быстро (если он не заряжен на 100%, что не всегда возможно…), один раз чуть дрон не ушатал из-за этого…отключить зарядку от usb не получается (рут прав на мой телефон не существует вроде).
    вроде как люди впаивают резистор в кабель(красную жилу), но не хочется портить родной кабель…

    Ответить
    1. Rones:

      Приветствую!
      Об ограничительном резисторе в кабеле мне ничего не известно.
      В вашей ситуации я бы специально для подключения смартфона к пульту купил самый дешёвый и короткий дата-кабель и экспериментировал бы с ним, предварительно проверив его работоспособность. Можно просто перерезать в кабеле красную жилу (питание). Если не заработает, можно соединить разрыв резистором, например, 1 кОм. Если с резистором заработает, то я бы увеличил сопротивление, если нет — уменьшил бы.

      Ответить
      1. Егор:

        только что экспериментировал с переходниками, ток зарядки почти такой же..(2а при родном кабеле и 1.7 при переходнике)
        красную жилу вроде если перерезать приложение не будет определять телефон.
        да, похоже только впаивать в кабель резистор… может еще как вариант можно замутить переходник type c мама-папа и резистором между ними=)
        ну или купить iphone=)) но не сильно хотелось бы)

        Ответить
        1. Rones:

          Хорошая мысль с резистивным переходником! Вот такой подойдёт — https://aliexpress.ru/i/32884392984.html, правда, разбирать его сложновато. Можно купить просто удлинительный шнур типа такого — https://www.aliexpress.com/i/32868992778.html и впаять резистор в него.

          Ответить
        2. Юрий:

          зайди в меню разработчик там должно быть выбор только передача данных . но это надо каждый раз при подключении делать . должно быть прога доющая быстрый доступ к меню разработчика. в сяоми есть такое у тебя не могу сказать .

          Ответить

Ваш комментарий

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

Если нужно, добавьте картинку (только JPG)