Por que o USB Type-C é muito legal. Tipos USB: um guia para diferentes padrões
Raramente acontece que uma letra extra no nome de um padrão ameace revolucionar o mundo das interfaces e dispositivos de transferência de dados, mas o surgimento da versão mais recente do USB 3.1 Tipo-C Este parece ser exatamente o caso. O que a próxima atualização da boa e velha interface USB promete nos trazer?
- Taxa de transferência de dados até 10 GBps
- Possibilidade de alimentar dispositivos com consumo de energia da porta até 100W
- Dimensões do conector comparáveis ao micro-USB
- A simetria do conector - ele não possui parte superior ou inferior, o que significa que não há chave, o que muitas vezes causa danos aos próprios conectores e aos dispositivos conectados por meio deles
- Usando esta interface, você pode alimentar dispositivos com tensão até 20 volts
- Não existem mais tipos diferentes de conectores - A e B. Ambas as extremidades do cabo possuem exatamente os mesmos conectores. Tanto os dados quanto a fonte de alimentação podem ser transmitidos através do mesmo conector em ambas as direções. Dependendo da situação, cada conector pode atuar como mestre ou escravo
- Temos a promessa de que o design do conector pode suportar até 10.000 conexões
- É possível usar esta interface para conexão direta em vez de outras interfaces amplamente utilizadas para troca rápida de dados.
- O padrão é totalmente compatível com a interface USB 3 normal e com seus irmãos mais novos. Claro que não diretamente, mas com a ajuda de um adaptador é possível conectar, digamos, um drive USB 2.0 através dele
Não vou tocar na história do desenvolvimento da interface USB, este tema não é pouco desenvolvido nesta história em quadrinhos no sentido de história em imagens.
Eletrônica - a ciência dos contatos
Para começar, fotos comparativas do herói de hoje na companhia de ancestrais honrados.
O conector USB Type-C é um pouco maior que o USB 2.0 Micro-B normal, mas visivelmente mais compacto que o USB 3.0 Micro-B duplo, sem mencionar o clássico USB Type-A.
As dimensões do conector (8,34×2,56 mm) permitem que seja utilizado sem dificuldades particulares em dispositivos de qualquer classe, incluindo smartphones e tablets.
Os pinos de sinal e alimentação são colocados em um inserto de plástico, talvez este seja o seu ponto mais fraco na parte central do conector. O grupo de contatos USB Type-C contém 24 pinos. Deixe-me lembrá-lo de que o USB 1.0/2.0 tinha apenas 4 pinos e os conectores USB 3.0 já exigiam 9 pinos.
Se você olhar atentamente para a imagem à esquerda, verá que os contatos têm comprimentos diferentes. Isso garante seu fechamento em uma determinada sequência. Na foto ao centro vemos a presença de travas que devem segurar o cabo conectado e proporcionar um clique tátil durante o processo de conexão e desconexão. O gráfico da direita mostra a dependência da força durante o processo de inserção e remoção do conector.
Os picos que vemos nele são os momentos em que a trava é acionada.
Pode-se afirmar que os desenvolvedores do padrão fizeram, senão tudo, quase tudo para tornar o conector o mais conveniente e confiável possível: ele é inserido em qualquer extremidade e em qualquer lado com um clique perceptível. Segundo eles, ele consegue sobreviver a esse procedimento mais de 10 mil vezes.
Janus simétrico de muitas faces
Um recurso extremamente agradável e útil do USB-C é o design simétrico do conector, que permite conectá-lo à porta de qualquer um dos lados. Isto é conseguido graças à disposição simétrica dos seus terminais.
Os terminais de aterramento estão localizados ao longo das bordas. Os contatos positivos de potência também estão localizados simetricamente. No centro estão os contatos responsáveis pela compatibilidade com a interface USB2 e mais jovem. Eles são os mais sortudos de todos - são duplicados e, portanto, girar 180 graus ao conectar não é terrível. Os pinos responsáveis pela troca de dados em alta velocidade estão marcados em azul. Como vemos aqui tudo é mais astuto. Se girarmos o conector, então, por exemplo, a saída de TX1 trocará de lugar com TX2, mas ao mesmo tempo o lugar da entrada de RX1 será ocupado por RX2.
Os pinos de comunicação do barramento secundário e do fornecimento de energia USB são pinos de serviço e destinam-se à comunicação entre dois dispositivos conectados. Afinal, eles precisam contar muito um ao outro antes de iniciar o intercâmbio, mas falaremos mais sobre isso depois.
Enquanto isso, sobre mais um recurso. A porta USB Type-C foi originalmente projetada como uma solução universal. Além da transferência direta de dados via USB, também pode ser usado em Modo Alternativo para implementar interfaces de terceiros. A Associação VESA aproveitou essa flexibilidade do USB Type-C ao introduzir a capacidade de transmitir fluxos de vídeo via DisplayPort Alt Mode.
O USB Type-C possui quatro linhas (pares) de alta velocidade de Super Speed USB. Se dois deles forem dedicados às necessidades do DisplayPort, isso é suficiente para obter uma imagem com resolução de 3840x2160. Ao mesmo tempo, a velocidade de transferência de dados via USB não é prejudicada. No seu pico ainda são os mesmos 10 Gb/s (para USB 3.1 Gen2). Além disso, a transmissão do fluxo de vídeo não afeta de forma alguma a capacidade energética da porta. Até 4 linhas de alta velocidade podem ser alocadas para as necessidades do DisplayPort. Neste caso, estarão disponíveis resoluções de até 5120×2880. Neste modo, as linhas USB 2.0 permanecem sem uso, portanto o USB Type-C ainda será capaz de transferir dados em paralelo, embora a uma velocidade limitada.
No modo alternativo, os pinos SBU1/SBU2 são usados para transmitir o fluxo de áudio, que é convertido em canais AUX+/AUX-. Para o protocolo USB eles não são usados, portanto também não há perdas funcionais adicionais aqui.
Ao usar a interface DisplayPort, o conector USB Type-C ainda pode ser conectado em qualquer um dos lados. A coordenação de sinal necessária é fornecida inicialmente.
Conectar dispositivos usando HDMI, DVI e até D-Sub (VGA) também é possível, mas isso exigirá adaptadores separados, mas estes devem ser adaptadores ativos, uma vez que o DisplayPort Alt Mode não suporta Dual-Mode Display Port (DP++).
O modo USB Type-C alternativo pode ser usado não apenas para o protocolo DisplayPort. Talvez em breve descobriremos que esta porta aprendeu, por exemplo, a transmitir dados via PCI Express ou Ethernet.
E ela deu para isso, e ela deu para aquilo. Em geral... sobre nutrição.
Outra característica importante que o USB Type-C traz é a capacidade de transmitir energia através dele com potência de até 100 W. Isso é suficiente não apenas para alimentar/carregar dispositivos móveis, mas também para operar laptops, monitores e, se você for criativo, até mesmo uma pequena fonte de energia de laboratório.
Quando o barramento USB apareceu, a transmissão de energia era uma função importante, mas ainda secundária. A porta USB 1.0 forneceu apenas 0,75 W (0,15 A, 5 V). O suficiente para que um mouse e um teclado funcionem, mas nada mais. Para o USB 2.0, a corrente nominal foi aumentada para 0,5 A, o que possibilitou receber dele 2,5 Watts para alimentar, por exemplo, discos rígidos externos de 2,5”. Para USB 3.0 é fornecida uma corrente nominal de 0,9 A, que, com uma tensão de alimentação constante de 5V, garante uma potência de 4,5 W. Conectores reforçados especiais em placas-mãe ou laptops eram capazes de fornecer até 1,5 A para acelerar o carregamento de dispositivos móveis conectados, mas isso é “apenas” 7,5 W. Tendo como pano de fundo estes números, a possibilidade de transmitir 100 W parece algo fantástico.
Para preencher a porta USB Type-C com essa energia, ela suporta a especificação USB Power Delivery 2.0 (USB PD). Se não houver, a porta USB Type-C normalmente será capaz de produzir 7,5 W (1,5 A, 5 V) ou 15 W (3 A, 5 V), dependendo da configuração. Não há espaço suficiente neste artigo para descrever esta especificação em detalhes e, de qualquer forma, não farei isso melhor do que o respeitado em seu maravilhoso artigo.
No entanto, não será possível ignorar completamente este tema extremamente importante.
Para fornecer 100 watts de potência a cinco volts, é necessária uma corrente de 20 amperes! Considerando o tamanho do cabo USB Tipo C, talvez isso só seja possível se ele for feito de um supercondutor! Receio que hoje isso seja bastante caro para os usuários, então os desenvolvedores do padrão seguiram um caminho diferente. Eles aumentaram a tensão de alimentação para 20 Volts. “Com licença, mas meu tablet favorito vai queimar completamente”, você exclama, e terá toda a razão. Para não serem vítimas de usuários irritados, os engenheiros criaram um truque inteligente - introduziram um sistema de perfis de energia. Antes de conectar, qualquer dispositivo está no modo padrão. A tensão nele é limitada a cinco volts e a corrente a dois amperes. Para conexão com dispositivos antigos, este modo acabará com tudo, mas para casos mais avançados, após a troca de dados, os dispositivos mudam para outro modo de operação acordado com recursos avançados. Para conhecer os principais modos existentes, vejamos a tabela.
O perfil 1 garante a capacidade de transmitir 10 W de energia, o segundo - 18 W, o terceiro - 36 W, o quarto - 60 W e o quinto - os nossos queridos cem! Uma porta correspondente a um perfil de nível superior mantém todos os estados dos anteriores a jusante. 5V, 12V e 20V foram selecionados como tensões de referência. O uso de 5V é necessário para compatibilidade com a enorme frota de periféricos USB disponíveis. 12V é a tensão de alimentação padrão para vários componentes do sistema. 20V foi proposto levando em consideração o fato de que fontes de alimentação externas de 19–20V são usadas para carregar as baterias da maioria dos laptops.
Algumas palavras sobre cabos!
Apoiar integralmente o formato descrito no artigo exigirá muito trabalho não apenas dos programadores, mas também dos fabricantes de eletrônicos. Um grande número de componentes precisará ser desenvolvido e produzido. A coisa mais óbvia são os conectores. Para suportar altas correntes de tensão de alimentação, não interferir na transmissão de sinais de altíssima frequência, e ao mesmo tempo não falhar após a segunda conexão e não cair no momento mais inoportuno, a qualidade de sua fabricação deve ser radicalmente superior em comparação com o formato USB 2.Para combinar transmissão de energia e sinal de alta potência com tráfego de gigabit, os fabricantes de cabos terão que trabalhar duro.
Admire a aparência de uma seção transversal de um cabo adequado para nossa tarefa.
A propósito, sobre as restrições no comprimento dos cabos ao usar a interface USB 3.1. Para transferir dados sem perdas significativas em velocidades de até 10 Gb/s (Gen 2), o comprimento do cabo com conectores USB Type-C não deve exceder 1 metro, para conexões em velocidades de até 5 Gb/s (Gen 1) – 2 metros.
Os projetistas de circuitos de fabricantes de placas-mãe, estações de acoplamento e laptops ficarão muito intrigados sobre como gerar energia da ordem de centenas de watts, e os rastreadores se perguntarão como conectá-la ao conector USB Type-C.
Os fabricantes de chips estão começando mal.
A conexão simétrica e a operação de linhas de sinal em diferentes modos exigirão o uso de microcircuitos de comutação de sinal de alta velocidade. Hoje já apareceram as primeiras andorinhas. Aqui, por exemplo, está um switch da Texas Instruments, que suporta operação em dispositivos nos modos host e escravo. É capaz de comutar linhas de pares diferenciais com frequências de sinal de até 5 GHz.
Ao mesmo tempo, as dimensões do chip HDC3SS460 são 3,5 por 5,5 mm e no modo inativo consome uma corrente de cerca de 1 microampere. No modo ativo - menos de um miliampere. Existem também soluções mais avançadas, por exemplo, os chips produzidos pela NXP suportam frequências de comunicação de até 10 GHz.
Começaram a aparecer gerenciadores de energia combinados com circuitos para proteção de linhas de sinal contra estática, por exemplo, este produto da NXP
Ele foi projetado para lidar corretamente com o momento de conexão do conector, bem como abrir o circuito de alimentação em caso de problemas. Este chip já suporta tensão no VBUS de até 30 volts, mas com a corrente máxima de comutação tudo fica muito pior - não deve ultrapassar 1 ampere, o que é compreensível, dadas as dimensões - 1,4 por 1,7 mm!
O líder indiscutível nesta área é a Cypress, que lançou um microcontrolador especializado com núcleo ARM Cortex M0 que suporta todos os cinco perfis de potência possíveis para o padrão.
Um diagrama de conexão típico para uso em um laptop dá uma ideia sobre isso, e você pode aprender mais sobre isso baixando a folha de dados.
Ao contrário do chip NXP, ele está focado no controle de chaves de alimentação externas e, portanto, pode fornecer comutação das correntes e tensões necessárias, apesar de seu pequeno tamanho.
Atenção, uma característica importante para quem tem pressa em encomendar as primeiras amostras - o microcontrolador não possui interface USB e não é uma solução completa e completa. Ele só pode servir como gerenciador de energia. As pré-encomendas de amostras e placas de demonstração estão abertas. O destino deste microcontrolador aparentemente dependerá em grande parte de o fabricante fornecer aos desenvolvedores bibliotecas de referência para seu uso em diferentes modos.
O fato de vários demokits já terem sido criados para ele aumenta muito a probabilidade deste último.
Elevador para o céu ou Torre de Babel.
Portanto, hoje emergiu completamente uma situação revolucionária. As classes altas não podem, e as classes mais baixas não querem viver da maneira antiga. Todo mundo está cansado da confusão com a grande quantidade de cabos, carregadores, fontes de alimentação e sua baixa confiabilidade.
O novo padrão gerou uma atividade sem precedentes. Os carros-chefe da indústria eletrônica - Apple, Nokia, Asus estão se preparando para lançar seus primeiros gadgets com suporte para USB Type-C. Os chineses já estão produzindo cabos e adaptadores. Estações docas e hubs que suportam cargas de alta potência estão a caminho. Os fabricantes de chips estão desenvolvendo novos chips e pensando em como inserir um novo driver de porta em um microcontrolador. Os profissionais de marketing estão decidindo onde conectar um novo conector, e os engenheiros estão coçando a cabeça tentando implementar dispositivos multifuncionais a partir de componentes eletrônicos existentes.
Apenas uma coisa ainda não está clara. O que obteremos como resultado? Um conector conveniente e confiável que substituirá a maior parte das interfaces e terá uso diário, ou pandemônio babilônico, porque a situação pode começar a se desenvolver de acordo com um cenário não tão favorável:
Os usuários podem ficar completamente confusos com inúmeras especificações e cabos que terão exatamente a mesma aparência, mas serão certificados apenas para determinados perfis. Tente descobrir todas essas marcações imediatamente.
Mas mesmo que funcione, é improvável que isso resolva o problema - os chineses, sem uma pontada de consciência, colocarão facilmente qualquer ícone em qualquer cordão. E se necessário, existem vários cabos diferentes em cada lado do mesmo cabo; eles não serão confundidos, mesmo que sejam mutuamente exclusivos.
O mercado será inundado com um número incrível de adaptadores de diferentes calibres e de qualidade duvidosa.
Ao tentar conectar um dispositivo a outro, você nunca saberá a que resultado esse processo levará e por que a conexão está completamente ausente ou tudo está terrivelmente problemático. Ou um dos gadgets não suporta o perfil necessário, ou suporta, mas não muito corretamente, ou em vez de um cabo de alta qualidade, era uma falsificação chinesa grosseira. O que você faria se de repente o único conector restante no seu laptop falhasse?
Até a próxima vez.
P.S. O novo padrão já está levando ao surgimento de dispositivos muito exóticos. Assim, foi anunciado um cabo com 100 metros de comprimento, que parece não se enquadrar nos padrões. A questão toda é que ele está ativo. Em ambas as extremidades o cabo possui uma interface USB3 para conversor de sinal óptico. O sinal é transmitido via óptica e convertido de volta na saída. Naturalmente, não transmite energia, mas apenas dados. Neste caso, cada um dos conversores em suas extremidades é alimentado pelo conector ao qual está conectado.
Acho que em breve empresas que se prezem começarão a inserir tags ativas nos cabos para confirmar a autenticidade. O problema do hub gerará uma atividade sem precedentes entre desenvolvedores e fabricantes de conversores DC-DC. Como um usuário respeitado observou com razão
Nos últimos anos, a Apple tem reduzido sistematicamente o número de portas em MacBooks. O MacBook Pro de 13 polegadas, lançado em 2012, tinha oito deles (incluindo entrada de fone de ouvido/microfone e AC para alimentação), e o fino Air de 2015 com tela de 11 polegadas já tinha quatro. : Conector de áudio de 3,5 mm e USB tipo C universal, que serve simultaneamente para carregamento, transferência de dados e conexão de monitores. O que é o “USB do futuro” e para que ele é necessário, Vesti.Hi-tech investigou.
O que é isso?
USB Type-C é um novo conector super rápido baseado nas especificações USB 3.1 e 2.0. Tem muitas vantagens em relação às “versões” USB das gerações anteriores. Em primeiro lugar, o conector Tipo C é simétrico, como o plugue Lightning em i-devices, o que significa que os usuários não precisam mais adivinhar de que lado inserir o “flash drive” no computador - com o Tipo C isso pode ser feito sem olhar de forma alguma. Além disso, esse cabo também é dupla face: os mesmos conectores são usados em ambos os lados, o que permite conectá-lo ao dispositivo em qualquer uma das extremidades.
Em segundo lugar, as dimensões do USB Type-C são muito próximas do Lightning nos iPhones e do microUSB (mais precisamente, USB 2.0 Micro-B) nos smartphones Android. O tamanho compacto (~8,4x2,6 milímetros) permite que o conector seja usado em dispositivos de qualquer tipo: desde computadores pessoais e laptops ultrafinos até smartphones, tablets e outros eletrônicos. Em terceiro lugar, o USB Type-C é compatível com o padrão USB 3.1 de 2ª geração, o que significa que sua velocidade de transferência de dados pode ser muito alta – até 10 gigabits por segundo (~1,25 gigabytes por segundo).
Em quarto lugar, o USB Type-C é um conector universal e esta é talvez a sua qualidade mais importante. O novo conector USB pode ser usado para tudo: para conectar pen drives, monitores, discos rígidos externos e outros dispositivos periféricos, para carregar (compatível com o padrão USB Power Delivery 2.0 com potência de “recarga” de até 100 watts), como bem como para transmissão de vídeo e outros conteúdos multimídia.
USB Type-C é igual a USB 3.1?
Não. Cabos e portas USB Type-C podem ser usados para USB 3.1, no entanto, dependendo do controlador host e dos dispositivos, eles podem ser compatíveis apenas com USB 2.0 ou 3.0.
As especificações do novo MacBook dizem que sua porta Type-C é compatível com USB 3.1 Gen 1, o que significa que sua velocidade máxima de transferência de dados está limitada a 5 Gbps. USB 3.1 Gen 2 tem o dobro da largura de banda a 10 Gbps.
O que é fornecimento de energia USB?
O padrão USB PD permite que dispositivos enviem e recebam até 100 watts de energia em uma única conexão enquanto trocam dados simultaneamente. O mais recente laptop da Apple, por exemplo, é capaz de transmitir vídeo 4K para um monitor externo via USB Type-C enquanto carrega simultaneamente pela mesma porta. Em termos de potência, 100 W é mais que suficiente para carregar laptops de última geração. Para efeito de comparação, o USB 2.0 (o conector mais comum em smartphones e tablets) pode transportar até 2,5 watts, enquanto a maioria dos laptops precisa de 20 a 65 watts.
Quais dispositivos suportam USB Type-C?
O MacBook de 12 polegadas foi o primeiro laptop, mas não o primeiro dispositivo com USB Type-C. Pela primeira vez, o suporte para o conector mais recente foi implementado no . Ele usa Type-C para carregamento e transferência de dados. É verdade que a implementação “Nokiev” da porta é baseada em USB 2.0 desatualizado, e não em USB 3.1 ou USB PD.
O drive, revestido em um elegante case de alumínio, estará disponível em três versões: com 500 GB, 1 TB e 2 TB de memória
Cabo para conectar o disco rígido LaCie ao computador
A primeira placa-mãe Tipo C da MSI
Em breve será a vez dos smartphones suportarem USB Type-C. De acordo com o engenheiro do Google, Adam Rodriguez, sua empresa está “muito comprometida” com o novo conector, e veremos isso em dispositivos Android e Chromebooks em um “futuro próximo”.
Quais são as desvantagens do USB Type-C?
A principal desvantagem do novo conector USB é que ele não é compatível com as portas atuais de PCs e laptops. Para criar uma conexão, por exemplo, via microUSB, miniUSB ou USB de tamanho normal, você precisará comprar um adaptador ou adaptador especial. Eles terão que ser usados durante um “período de transição” (talvez um ou dois anos) até que o novo conector seja difundido. Mas no futuro, um laptop, smartphone e tablet (produzidos por diferentes empresas) poderão ser carregados com apenas um fio.
USB-C (adaptador multiporta AV digital)
Enquanto isso, se quiser carregar o laptop mais recente da Apple com um monitor e uma unidade LaCie, você precisará gastar quase US $ 80 em um conector USB-C reversível com HDMI, USB 3.0 e uma porta de alimentação. Pelo mesmo valor, você pode comprar um adaptador VGA USB-C na loja online da Apple. Um adaptador que “transforma” o USB Type-C em uma porta USB 3.0 normal custará US$ 19.
O Google também já começou a vender acessórios para os novos portos. Um cabo Tipo C para DisplayPort custa quase US$ 40, um cabo Tipo C para Tipo A custa US$ 13.
Outra desvantagem do USB Type-C é que ele não se desconecta tão facilmente quanto o conector magnético MagSafe familiar aos usuários de laptops Apple. Portanto, se alguém tocar acidentalmente no fio conectado ao novo MacBook, ele puxará o computador com ele, o que pode causar quedas e danos.
Finalmente, o USB Type-C não é tão rápido quanto a interface Thunderbolt 2 encontrada nos modelos MacBook Air e Pro. Através da porta “relâmpago”, os dados são transferidos a velocidades de até 20 Gbit/s em ambas as direções, enquanto via USB 3.1 de 1ª geração (esta é a “versão” implementada no novo MacBook) – até 5 Gbit/ S.
Ultimamente, surpreender as pessoas é ainda mais fácil do que parece. Quando nos mostraram o conector USB Type-C, todos ficaram boquiabertos, porque é tão legal que agora você pode carregar seu dispositivo pela primeira vez, mesmo à noite. Mas compensa? Talvez o USB Type-C não seja tão bom quanto parece? Talvez ele não seja necessário agora? Sim talvez…
Ultimamente, surpreender as pessoas é ainda mais fácil do que parece. Quando nos mostraram o conector USB Type-C, todos ficaram boquiabertos, porque é tão legal que agora você pode carregar seu dispositivo pela primeira vez, mesmo à noite. Mas compensa? Talvez o USB Type-C não seja tão bom quanto parece? Talvez ele não seja necessário agora?
Sim, talvez seja bom poder carregar seu smartphone quando você está bêbado. Ou talvez seja apenas mais uma jogada de marketing de grandes empresas para que você compre novamente um novo tablet ou smartphone? Neste artigo, descrevemos cinco razões pelas quais você não precisa do USB Type-C no momento.
1. USB Type-C não significa “carregamento rápido”
Um dos mitos mais comuns sobre este conector é que ele carregará seus dispositivos mais rapidamente. Isto está errado. Esta é apenas uma nova versão do conector. O Type-C é igual aos padrões anteriores; o carregamento rápido não tem nada a ver com isso. Apesar de suportar o padrão USB 3.1, que traz uma série de melhorias, não pense que será assim em todos os smartphones.
OnePlus 2 é o exemplo mais marcante disso. Ele possui um conector USB Tipo C, mas é USB 2.0, o que não oferece nenhuma vantagem além de um cabo “universal” em relação aos smartphones mais antigos. Além disso, ainda não existe um único smartphone que suporte o novo tipo de conector e modo de carregamento rápido da bateria.
2. Também não haverá grandes velocidades de transferência de dados.
O segundo mito é que permitirá a transferência de dados na velocidade da luz em comparação com soluções mais antigas. Também aqui tudo depende dos padrões da indústria, como USB 2.0, 3.0, 3.1. São esses padrões que determinam a velocidade de transferência de dados, mas não o formato do cabo.
3. Você terá que mantê-lo como a “menina dos seus olhos”
Se você está planejando sair de férias e esqueceu o cabo MicroUSB em casa, não se preocupe, pois você pode carregar seu smartphone com o carregador do seu tablet, ou pode até usar o cabo de outra pessoa para carregar, porque este padrão está difundido em todo o mundo.
Mas os donos do mesmo OnePlus 2 terão que aguentar sabe-se lá quanto tempo e carregar o cabo o tempo todo no bolso ou na mochila. Afinal, se a bateria do seu smartphone acabar, simplesmente não haverá onde carregá-lo. É por isso que dispositivos com tais conectores precisam ser adquiridos pelo menos um ano depois, quando já existirá um número suficiente de smartphones/tablets com este tipo de carregador no mercado. Portanto, você não deve perseguir o desejo de entrar no conector mesmo à noite, pois isso levará a outro problema significativo que descrevi acima.
4. O cabo é raro e caro
Se você perder o cabo repentinamente, terá dificuldades. Em primeiro lugar, é quase impossível encontrá-lo em pouco tempo. Em segundo lugar, se você encontrar, seu valor é muito maior do que você imagina. E tudo porque agora a procura por este produto é mínima.
5. Acessórios antigos se tornarão inúteis
Com certeza, assim como eu, você tem uma caixa enorme com diversas bugigangas e acessórios para o seu smartphone. Depois de comprar um dispositivo principal com conector USB Tipo C, todos eles se tornarão inúteis em um instante. Já os “antigos” conectores Tipo A são fisicamente incompatíveis com o novo tipo de cabo. Claro, adaptadores especiais vão te ajudar, mas pense bem, vale a pena?
O processo de introdução em massa da interface USB em PCs e dispositivos periféricos começou no final dos anos 90 do século passado. Apenas alguns anos se passaram e o USB se tornou o padrão de fato para conectar dispositivos periféricos, praticamente substituindo outras soluções - como portas seriais e paralelas, PS/2, etc.
E mais: o assunto não se limita aos computadores e equipamentos periféricos. A comodidade, facilidade de conexão e versatilidade da interface USB contribuíram para a difusão desta solução em outras áreas - em particular, em dispositivos móveis, equipamentos domésticos de áudio e vídeo, eletrônica automotiva, etc.
Como o processo de melhoria de PCs, dispositivos móveis e outros equipamentos está em andamento, de tempos em tempos há necessidade de refinar a interface USB para melhorar as principais características (em particular, o rendimento), expandir a funcionalidade, introduzir novos tamanhos de conectores, etc. . Tudo isso permite adaptar a solução existente às novas necessidades da indústria.
Uma das inovações mais notáveis dos últimos anos é a introdução do modo SuperSpeed, que apareceu na especificação USB versão 3.0. O texto final deste documento foi aprovado no final de 2008 e, nos anos seguintes, esta decisão tornou-se generalizada.
No entanto, muito tempo se passou desde então e chegou a hora de novas melhorias. No próximo ano, a indústria de TI e você e eu veremos uma série de inovações revolucionárias, sem exagero. Falaremos sobre eles nesta revisão.
Modo SuperSpeedPlus
No verão de 2013, a especificação USB versão 3.1 foi aprovada. A principal inovação que este documento legitimou foi o modo SuperSpeedPlus, que permite duplicar a largura de banda do barramento de dados da interface USB: dos anteriores 5 para 10 Gbit/s. Para compatibilidade com equipamentos mais antigos, é possível operar em modo SuperSpeed (até 5 Gbit/s). Assim, uma ligação USB 3.1 permitirá (pelo menos teoricamente) transferir dados a velocidades superiores a 1 GB/s e atingir praticamente a interface HDMI versão 1.4 (cuja largura de banda é de 10,2 Gbit/s).
O que isso significa na prática? Uma largura de banda de 10 Gbps é suficiente para transmitir vídeo de alta definição (Full HD) com taxa de atualização de quadros de até 60 Hz ou gravações estereoscópicas em resolução semelhante com frequência de até 30 Hz. Assim, o USB 3.1 pode ser considerado uma alternativa completa às interfaces especializadas (como DVI e HDMI) para transmissão de sinais de vídeo de alta resolução de PCs e dispositivos móveis para monitores, projetores e outros dispositivos.
Conector USB tipo C
Uma das inovações revolucionárias que afetarão a esfera dos PCs, bem como dos dispositivos periféricos e móveis em um futuro próximo, é a introdução de um novo tipo de conector de interface USB. A especificação para plugues e soquetes USB Tipo C foi desenvolvida pelo Grupo Promotor USB 3.0, e o texto final deste documento foi aprovado em agosto de 2014. O design dos conectores USB Tipo C possui vários recursos importantes sobre os quais faz sentido falar em detalhes.
Em primeiro lugar, os plugues e soquetes USB Tipo C têm formato simétrico. Em um soquete USB Tipo C, a aba de plástico está localizada exatamente no meio e as almofadas de contato estão localizadas em ambos os lados. Graças a isso, o plugue pode ser conectado a tal tomada em linha reta ou invertida em 180°. Isso simplificará muito a vida dos usuários, que finalmente ficarão livres da necessidade de determinar aleatoriamente a orientação correta do plugue (o que é especialmente importante ao conectar cabos a uma unidade de sistema instalada sob a mesa).
Em segundo lugar, a especificação USB Tipo C exige o uso de cabos simétricos, equipados com os mesmos plugues em ambos os lados. Conseqüentemente, os soquetes instalados nos dispositivos host e nos equipamentos periféricos serão os mesmos.
E em terceiro lugar, o conector USB Tipo C não terá versões mini e micro. Espera-se que os soquetes e plugues USB Tipo C se tornem comuns para desktops e laptops, equipamentos periféricos, equipamentos domésticos, dispositivos móveis, fontes de alimentação, etc. Assim, para conectar dispositivos de qualquer tipo, você precisará de apenas um cabo unificado.
As dimensões do soquete USB Tipo C são de aproximadamente 8,4x2,6 mm, o que permite colocá-lo facilmente no caso de dispositivos de pequeno porte. Existem várias opções de design de soquetes para montagem tanto na superfície de uma placa de circuito impresso quanto em um recorte especial (esta última opção permite reduzir a espessura do corpo do dispositivo).
O design dos plugues e tomadas USB Tipo C é projetado para 10 mil conexões e desconexões - o que corresponde aos indicadores de confiabilidade dos conectores USB dos tipos usados atualmente.
A primeira demonstração pública de conectores e cabos USB Tipo C ocorreu no IDF Fall Forum 2014, que aconteceu no início de setembro em São Francisco (EUA). Um dos primeiros dispositivos produzidos em massa equipados com conector USB Tipo C foi o tablet anunciado em meados de novembro.
É claro que a incompatibilidade física do conector USB Tipo C com tipos de tomadas mais antigos não é a melhor notícia para os usuários finais. No entanto, os desenvolvedores do Grupo Promotor USB 3.0 decidiram dar um passo tão radical para expandir a funcionalidade da interface USB, bem como criar uma base para o futuro. Para conectar novos dispositivos a equipamentos equipados com tipos de conectores mais antigos, serão produzidos cabos adaptadores (USB Tipo C - USB Tipo A, USB Tipo C - USB Tipo B, USB Tipo C - microUSB, etc.).
Entrega de energia USB 2.0
Uma das razões para a popularidade atual da interface USB é a capacidade de transferir não apenas dados, mas também energia através de um cabo. Isso permite simplificar ao máximo o procedimento de conexão e reduzir o número de fios utilizados. Ao trabalhar com dispositivos móveis, esta propriedade da interface USB permite transferir e sincronizar dados de um PC e ao mesmo tempo recarregar a bateria do gadget conectando apenas um cabo. O mesmo pode ser dito sobre periféricos de baixo consumo de energia. Graças à capacidade de transmitir energia através de um cabo de interface, há muito que nos libertamos da necessidade de usar fontes de alimentação externas para alguns dispositivos periféricos - em particular, scanners de mesa, sistemas de alto-falantes de baixa potência, etc. Com isso, foi possível reduzir não só o número de fios na área de trabalho, mas também os soquetes ocupados sob ela.
No entanto, o rápido desenvolvimento de dispositivos móveis nos últimos anos levou a uma mudança significativa nos requisitos não apenas para a largura de banda do barramento de dados, mas também para os parâmetros da fonte de alimentação fornecida através de uma conexão USB. Para carregar dispositivos de baixo consumo de energia (como MP3 players ou fones de ouvido sem fio), uma corrente de 500 mA é suficiente (e este, lembre-se, é o valor máximo para portas USB padrão versões 1.1 e 2.0). No entanto, para o carregamento normal de smartphones e tablets modernos, são necessárias fontes de alimentação capazes de fornecer uma corrente de 2 A ou mais.
Situação semelhante é observada no segmento de dispositivos periféricos. A energia transmitida via USB é suficiente para alimentar um disco rígido externo de 2,5 polegadas ou um scanner de mesa com sensor CIS. Porém, a interface USB, mesmo a versão 3.0 (e nela a corrente máxima foi aumentada para 900 mA por porta), não permite fornecer eletricidade a uma pequena impressora jato de tinta ou, por exemplo, a um monitor LCD.
Para expandir os recursos da interface USB para fornecer energia a dispositivos externos, foi desenvolvida a especificação USB Power Delivery 2.0. Este documento regulamenta o fornecimento de energia para dispositivos com consumo de energia de até 100 W, e em qualquer direção - tanto do dispositivo host para o dispositivo periférico, quanto vice-versa. Por exemplo, um laptop poderá receber energia de um monitor ao qual está conectado via USB.
Obviamente, a capacidade de fornecer energia a dispositivos externos é limitada pelos recursos de design do PC ou de outro dispositivo que atue como fonte de energia. É por isso que a especificação USB Power Delivery 2.0 oferece três perfis - para dispositivos com consumo de energia de até 10, 60 e 100 W. No primeiro caso, a tensão de alimentação é de 5 V, e a corrente máxima no circuito de carga pode chegar a 2 A. O segundo perfil envolve o uso de uma tensão de alimentação de 12 V, e o terceiro - 20 V. A corrente máxima na carga circuito em ambos os casos é limitado a 5 A.
Deve-se observar que, para alimentar uma carga poderosa, ambos os dispositivos devem suportar o perfil USB Power Delivery 2.0 apropriado. Obviamente, a potência máxima será limitada pelas capacidades do dispositivo que atua como fonte de energia. Existem outros aspectos que precisam ser mantidos em mente.
Se a corrente no circuito de alimentação não exceder 2 A, conectores USB de qualquer tipo existente poderão ser usados para conectar dispositivos. A conexão de uma carga mais potente só é possível através dos conectores USB Tipo C (que já foram mencionados acima) e dos cabos correspondentes. Também é necessário atentar para o fato de que, diferentemente dos conectores USB Tipo C, o design dos cabos padrão é projetado para uma corrente máxima de 3 A. Assim, para conectar uma carga mais potente será necessário um cabo especial.
A introdução da especificação USB Power Delivery 2.0 expandirá significativamente a capacidade de transferência de energia através do barramento de interface USB. A implementação desta solução no futuro permitirá utilizar as portas USB de um computador desktop para recarregar não apenas smartphones, tablets, etc. gadgets, mas também PCs móveis - netbooks, laptops, etc. Além disso, a gama de dispositivos periféricos será significativamente ampliada, podendo receber a corrente necessária para operação através do barramento de interface USB e, consequentemente, dispensar fontes de alimentação separadas. Esta lista será complementada por monitores LCD, sistemas de alto-falantes ativos, etc.
Modos alternativos
Outra inovação importante que estará disponível com a transição para o uso do conector USB Tipo C é o suporte para Extensões Funcionais. Um caso especial de extensões funcionais são os chamados modos alternativos (AM). Com a ajuda deles, os fabricantes poderão usar a conexão física da interface USB para implementar os recursos e funções específicas de determinados dispositivos.
Por exemplo, o modo acessório do adaptador de áudio permite usar uma conexão USB física para transmitir áudio analógico para fones de ouvido, alto-falantes externos e outros equipamentos. Para um dispositivo equipado com um conector USB tipo C e compatível com o modo acessório de adaptador de áudio, você pode conectar fones de ouvido ou um alto-falante externo por meio de um adaptador especial equipado com um conector mini-jack de 3,5 mm.
O suporte para modos alternativos é uma das propriedades de uma nova classe de dispositivos USB - USB Billboard Device Class. Os fabricantes que pretendem desenvolver seus próprios modos alternativos precisarão obter um identificador exclusivo (SVID) da organização USB-IF.
Em 2014, a Video Electronics Standards Association (VESA) desenvolveu a especificação DisplayPort Alternate Mode. Esta solução permite usar dois pares de condutores de cabo USB (TX+/TX– e RX+/RX–) para transmitir um fluxo AV digital não compactado. Ao mesmo tempo, é mantida a possibilidade de transmissão de dados (nos modos Baixa Velocidade, Velocidade Total e Alta Velocidade através do par D+/D–), bem como alimentação através do mesmo cabo de interface. Assim, ao conectar dois dispositivos que suportam o modo alternativo DisplayPort, você pode transmitir sinais de áudio e vídeo, transferir dados em ambas as direções a velocidades de até 480 Mbps e também fornecer energia - tudo em um único cabo!
Os dispositivos que suportam o Modo Alternativo DisplayPort também podem ser conectados a equipamentos que não estejam equipados com portas USB Tipo C (em particular, monitores, TVs, etc.). A especificação deste modo oferece opções de conexão a interfaces DisplayPort, HDMI ou DVI por meio de adaptadores especiais.
Em novembro de 2014, o consórcio MHL anunciou o desenvolvimento de um modo alternativo, MHL Alternate Mode, que permitirá a transmissão de sinais de áudio e vídeo não compactados (incluindo alta e ultra-alta definição) de dispositivos móveis equipados com um conector USB Tipo C para equipamentos externos. (monitores, TVs, projetores etc.) através de um cabo USB padrão. Especialistas da Nokia, Samsung Electronics, Silicon Image, Sony e Toshiba participaram do desenvolvimento da especificação.
A introdução de modos alternativos expandirá significativamente a funcionalidade da interface USB e simplificará bastante o procedimento para conectar dispositivos de vários tipos.
Conclusão
Concluindo esta revisão, listaremos mais uma vez as inovações mais importantes; o processo de introdução delas em dispositivos produzidos em massa equipados com interface USB começará em um futuro próximo.
O modo de transferência de dados SuperSpeedPlus descrito na especificação USB versão 3.1 aumentará a taxa de transferência máxima desta interface para 10 Gbps. Claro, isso é menor que HDMI 2.0 e Thunderbolt 2 (que, lembre-se, fornecem velocidades de transferência de dados de até 18 e 20 Gbps, respectivamente). No entanto, 10 Gbps são suficientes para transmitir sinais de vídeo de alta definição não compactados com taxas de quadros de até 60 Hz. Além disso, representantes do USB-IF afirmaram que nas versões subsequentes do USB é perfeitamente possível aumentar a taxa de transferência para 20 Gbit/s - felizmente, o design dos novos conectores USB Tipo C e dos cabos correspondentes contém uma certa margem para mais desenvolvimento.
A introdução do suporte para a especificação USB Power Delivery 2.0 aumentará significativamente a potência máxima transmitida por uma conexão USB. Assim, a gama de dispositivos periféricos e móveis que poderão receber energia através de um cabo de interface será ampliada. A implementação generalizada desta solução reduzirá significativamente o número de cabos e fontes de alimentação externas utilizadas, reduzirá o número de tomadas ocupadas e utilizará a eletricidade de forma mais eficiente.
O advento dos dispositivos USB Billboard Device Class com suporte para modos alternativos abrirá possibilidades completamente novas. Ao mesmo tempo, cada fabricante poderá criar seus próprios modos para dispositivos de determinados tipos, levando em consideração suas especificidades.
Claro, uma das mudanças revolucionárias que afetará as esferas dos PCs, periféricos e dispositivos móveis, equipamentos domésticos, etc., será a introdução do conector USB Tipo C, que (como esperado) substituirá os plugues e tomadas USB. dos tipos usados atualmente. Por um lado, a transição para um único conector para dispositivos de todos os tipos simplificará significativamente a vida dos usuários e reduzirá ao mínimo o número de cabos necessários. Mas, por outro lado, a indústria e os utilizadores terão de passar por um processo muito difícil e doloroso de mudança geracional. As soluções anteriores se distinguiam pela máxima compatibilidade: o design dos plugues USB convencionais Tipo A e Tipo B permite conectá-los facilmente aos soquetes correspondentes da versão 3.0. Agora, para conectar dispositivos de diferentes gerações, você terá que usar dispositivos adicionais.
A especificação USB 3.1 oferece compatibilidade retroativa com versões anteriores da interface. No entanto, com o advento de dispositivos seriais equipados com um conector USB Tipo C, os usuários inevitavelmente enfrentarão a necessidade de adquirir adaptadores e adaptadores que proporcionem a capacidade de conectar novos dispositivos a equipamentos mais antigos com USB Tipo A, Tipo B e outros tipos de soquetes. . Considerando que atualmente são produzidos anualmente cerca de 4 mil milhões de dispositivos equipados com interface USB, este problema será muito relevante pelo menos nos próximos cinco a seis anos.
De referir ainda que só será possível concretizar plenamente o potencial da interface USB versão 3.1 e do conector USB Tipo C quando os utilizadores acumularem pelo menos uma quantidade mínima de equipamentos equipados com estes novos produtos. Obviamente, no caso de interação entre dois dispositivos de gerações diferentes, a funcionalidade e a largura de banda máxima da interface serão limitadas pelas características do controlador USB do dispositivo mais antigo.
De acordo com especialistas do conhecido recurso taiwanês DigiTimes, modelos seriais de PCs, bem como dispositivos móveis e periféricos equipados com interface USB 3.1 e conectores USB Tipo C, estarão à venda no primeiro semestre de 2015. Por sua vez, os principais desenvolvedores de sistemas operacionais e software já anunciaram sua disposição para lançar atualizações para implementar suporte USB 3.1 em seus produtos.
No início de sua jornada, a porta USB pretendia combinar todas as outras interfaces em uma, isso foi até sugerido por seu logotipo constante, mas com o passar do tempo, a própria porta universal cresceu em muitas versões pouco compatíveis, o que trouxe ainda mais caos no relacionamento de certos gadgets. E finalmente, Ele apareceu no horizonte. O grande e terrível USB Tipo C. Pessoas experientes o saudaram quase com aplausos, e os usuários comuns apenas encolheram os ombros. Ainda hoje você pode encontrar essa indiferença: dizem, sim, é simétrico, sim, é mais fácil de conectar, e daí? Na verdade, a diferença é enorme, e se você ainda está se perguntando o que é melhor – Tipo C ou microUSB, este é o lugar para você.
Tipo C é mais prático
Esta porta compacta anunciou-se como um novo padrão de rede e sua aparência é consistente com esse status elevado. Uma porta simétrica de 24 pinos pode hoje ser encontrada em smartphones nos segmentos principal e de preço médio, laptops, dock station, roteadores e um grande número de outros equipamentos. Não ocupa muito espaço no case e, sim, é mais prático de conectar. E agora você não precisa carregar consigo um certo número de blocos de diferentes equipamentos.
A compatibilidade com versões anteriores também é importante. A porta Type-C permite usar qualquer tecnologia, desde a mais antiga até a ultramoderna, sem quaisquer restrições especiais.
Alguns anos atrás, havia uma questão urgente de encontrar adaptadores e unidades flash compatíveis, mas hoje eles custam dez centavos no mercado.
Velocidade de transferência de dados – até 10 Gb/s
Nesse sentido, o Tipo C é uma excelente base para o futuro, pois oferece aos usuários velocidades de transferência de dados de até 10 Gb/s. Os smartphones modernos, é claro, não precisam disso, mas no futuro pode ser útil.
A propósito, aqui devemos acabar imediatamente com a confusão. O primeiro Tipo C instalado em um smartphone (aliás, era o Nokia N1) suportava apenas o protocolo 2.0, enquanto os dispositivos posteriores podiam ter 3.0 e 3.1 com taxas de transferência de dados correspondentes. Esta limitação é imposta pelo fabricante de olho na realidade moderna e invariavelmente aumentará.
Carregamento - até 100 W de potência
O carregamento rápido já está varrendo o planeta. Eles são desenvolvidos por fabricantes diferentes e funcionam com princípios diferentes, mas a essência é a mesma - aumentar a potência e assim reduzir o tempo de carregamento do gadget. Se você leu nosso texto anterior, percebeu que nas modernas tecnologias de carregamento rápido os números não chegam nem perto dos indicados. No entanto, no futuro, esse poder aparentemente altíssimo também será usado. Você pode ter encontrado essa tecnologia na Internet com o nome USB Power Delivery. Isto é o que muitos consideram o futuro padrão para carregamento rápido.
Além disso, a porta Tipo C pode não apenas carregar, mas também carregar outros dispositivos, que obviamente fabricantes terceiros não deixarão de usar em seus desenvolvimentos.
Modos alternativos
Se até agora falávamos exclusivamente de desenvolvimentos proprietários, agora é hora de olhar para tecnologias relacionadas. O Tipo C também permitirá a conexão a monitores com DisplayPort, MHL e HDMI.
Você não pode ignorar o Thunderbolt 3, que garante transferência de dados e vídeos em alta velocidade. Através desta interface você pode conectar em cadeia até 6 dispositivos periféricos (por exemplo, monitores). É realmente difícil imaginar uma situação em que isso seja realmente necessário.
Transmissão de som - qualidade audiófila
Se avaliarmos todos os modos acima no contexto de uma reserva para o futuro, então isso é algo que até os usuários comuns enfrentam hoje. Estamos falando de uma substituição massiva do conector de áudio por uma porta Tipo C. As portas separadas, neste caso, têm apenas uma (mas muito séria) vantagem: você pode usar fones de ouvido mesmo quando o smartphone está carregando. Mas em todos os outros aspectos, o conector analógico é inferior ao USB-C digital. Neste último caso, a qualidade do som será superior, a redução de ruído e o cancelamento de eco serão melhor implementados. Igualmente significativa é a capacidade de transferir algumas tarefas (e equipamentos relacionados) para o fone de ouvido, o que também ajudará a evitar ruídos desnecessários e a expandir as capacidades de controle do fone de ouvido. O outro lado da moeda é que os fones de ouvido ficarão claramente mais caros do que os simples “apitos” modernos ou, em outras palavras, os “apitos” simplesmente desaparecerão como espécie.
E no futuro, segundo os desenvolvedores, coisas mais legais nos aguardam. Por exemplo, a capacidade de monitorar a temperatura corporal durante a prática de esportes usando fones de ouvido.
Estações de ancoragem
É a versatilidade da porta USB Tipo C que possibilitou o uso de docking station para smartphones. A conexão a um dock torna possível transformar seu smartphone em um PC de mesa quase completo. Não no nível de jogos, claro, mas com certeza será adequado para multimídia, já que a potência dos processadores móveis é mais que suficiente para isso. Atualmente existem dois dispositivos no mercado que oferecem essa funcionalidade. Este é o HP Elite x3, que testamos extensivamente, e os modelos Samsung Galaxy S8, S8+ e Note8 com sua estação DeX. Considerando a velocidade com que o Tipo C está se espalhando, gostaria de esperar que outros fabricantes tenham análogos.
Como vemos, uma porta Type-C em miniatura não está apenas carregando, como muitas pessoas pensam, mas também um mar de outras possibilidades. É pela versatilidade do USB-C que o valorizam. Mas o mar dessas vantagens inegáveis risca um ponto negativo. As capacidades da porta serão sempre limitadas pelo dispositivo portador e é impossível reconhecer estas limitações externamente. Ou seja, o Tipo C sempre tem a mesma aparência, e para saber exatamente o que ele será capaz de fazer em um determinado dispositivo, você terá que procurar especificações detalhadas. Além disso, as dificuldades aqui não serão apenas com a presença/ausência de modos alternativos, mas também com as velocidades envolvidas. Além disso, a compatibilidade de dois dispositivos pode ser “eliminada” pelo uso do cabo errado. Este é um bom jogo de atenção. A única coisa boa é que essas restrições serão gradualmente niveladas com o desenvolvimento da tecnologia.
