Una delle cose sorprendenti di USB-C sono le sue capacità ad alta velocità. La piedinatura offre quattro coppie differenziali ad alta velocità e diverse coppie differenziali a bassa velocità, consentendo di trasferire grandi quantità di dati tramite connettori per meno di un centesimo. Non tutti i dispositivi utilizzano questa funzionalità, né dovrebbero: USB-C è stato progettato per essere accessibile a tutti i dispositivi portatili. Tuttavia, quando il tuo dispositivo necessita di alta velocità tramite USB-C, scoprirai che USB-C può darti quell'alta velocità e quanto bene funziona.
La possibilità di ottenere un'interfaccia ad alta velocità da USB-C è chiamata Modalità Alternativa, o Modalità Alternativa in breve. Le tre alternative che potresti incontrare oggi sono USB3, DisplayPort e Thunderbolt, alcune già in declino, come HDMI e VirtualLink, e altre in aumento, come USB4. La maggior parte delle modalità alternative richiedono la comunicazione digitale USB-C utilizzando un qualche tipo di messaggistica di collegamento PD. Tuttavia, non tutti gli USB3 sono i più semplici. Vediamo cosa fa il modello alternativo.
Se hai visto la piedinatura, hai visto i pin ad alta velocità. Oggi voglio mostrarti quali interfacce sono disponibili oggi da questi pin. Questo non è un elenco completo o esteso: non parlerò di cose come USB4, ad esempio, in parte perché non ne so abbastanza o non ho esperienza con esso; è lecito ritenere che in futuro avremo più dispositivi dotati di USB -C per dispositivi ad alta velocità. Inoltre, USB-C è abbastanza flessibile da consentire agli hacker di esporre Ethernet o SATA in modo compatibile con USB-C: se è quello che stai cercando, forse questa recensione può aiutarti a capirlo.
USB3 è molto, molto semplice: solo un paio di TX e un paio di RX, sebbene la velocità di trasferimento sia molto più alta di USB2, è controllabile dagli hacker. Se utilizzi un PCB multistrato con controllo dell'impedenza del segnale USB3 e rispetto delle coppie differenziali, la connessione USB3 solitamente funzionerà correttamente.
Non è cambiato molto per USB3 rispetto a USB-C: avrai un multiplexer per gestire la rotazione, ma questo è tutto. I multiplexer USB3 abbondano, quindi se aggiungi una porta USB-C abilitata per USB3 alla scheda madre, è improbabile che si verifichino problemi. C'è anche Dual Channel USB3, che utilizza due canali USB3 paralleli per aumentare la larghezza di banda, ma gli hacker di solito non si imbattono in questo o non ne hanno bisogno, e Thunderbolt tende a coprire meglio quest'area. Vuoi convertire un dispositivo USB3 in un dispositivo USB-C? Tutto ciò di cui hai veramente bisogno è un multiplexer. Se stai pensando di installare un connettore MicroUSB 3.0 sulla scheda madre per i tuoi dispositivi ad alta velocità, ti chiedo gentilmente ma fortemente di cambiare idea e installare su di essa un connettore USB-C e VL160.
Se stai progettando un dispositivo USB3 con una presa, non avrai nemmeno bisogno di un multiplexer per gestire la rotazione: in effetti, non avrai bisogno di alcun rilevamento della rotazione. Un singolo resistore non controllato da 5,1 kΩ è sufficiente per creare un'unità flash USB3 che si collega direttamente a una porta USB-C o per creare un adattatore USB-C maschio-femmina USB-A 3.0. Per quanto riguarda le prese, puoi evitare di utilizzare un multiplexer se hai connessioni USB3 libere da sacrificare, il che ovviamente non è poi così tanto. Non ne so abbastanza di USB3 a doppio canale per essere sicuro che USB3 a doppio canale supporti tale connessione, ma penso che la risposta "no" sarebbe più probabile di "sì"!
DisplayPort (DP) è un'ottima interfaccia per collegare display ad alta risoluzione: ha superato l'HDMI sui desktop, dominando lo spazio di visualizzazione integrato sotto forma di eDP e offrendo un'alta risoluzione su un singolo cavo, spesso migliore dell'HDMI. Può essere convertito in DVI o HDMI utilizzando un adattatore economico che utilizza lo standard DP++ ed è esente da royalty come HDMI. È logico che l'alleanza VESA collabori con il gruppo USB per implementare il supporto DisplayPort, soprattutto perché i trasmettitori DisplayPort nei SoC diventano sempre più popolari.
Se utilizzi un dock con uscita HDMI o VGA, dietro le quinte viene utilizzata la modalità alternativa DisplayPort. I monitor sono sempre più dotati di un ingresso DisplayPort su USB-C e, grazie a una funzionalità chiamata MST, puoi collegare i monitor, offrendoti una configurazione multi-monitor con un singolo cavo, a meno che tu non stia utilizzando un Macbook, come Apple ha abbandonato con macOS. MST è supportato in .
Inoltre, un fatto interessante: la modalità alternativa DP è una delle poche modalità alternative che utilizza pin SBU rimappati sulla coppia DisplayPort AUX. La generale mancanza di pin USB-C significa anche che i pin di configurazione DP devono essere esclusi, ad eccezione della modalità di compatibilità DP++ HDMI/DVI, quindi tutti gli adattatori DP-HDMI USB-C sono effettivamente convertitori DP-HDMI attivi. Mascheramento – A differenza di DP++, DP++ consente di utilizzare interruttori di livello per il supporto HDMI.
Se desideri modificare DisplayPort, probabilmente avrai bisogno di un multiplexer abilitato DP ma, soprattutto, devi essere in grado di inviare messaggi PD personalizzati. Innanzitutto, l'intera parte "concessione/richiesta modalità DP alternativa" viene eseguita tramite il PD: non ci sono abbastanza resistori. Inoltre, non ci sono pin liberi per l'HPD, che è un segnale critico in DisplayPort, quindi gli eventi hotplug e di interruzione vengono inviati come messaggi sul collegamento PD. Detto questo, non è molto difficile da implementare e sto pensando a un'implementazione adatta agli hacker: fino ad allora, se hai bisogno di utilizzare la modalità DP alternativa per trasmettere DP o HDMI su una porta USB-C, ci sono chip come CYPD3120 che ti consente di scrivere firmware per questo.
Una delle cose che distingue la modalità alternativa DP è che dispone di quattro corsie ad alta velocità su USB-C, che consentono di combinare una connessione USB3 su un lato della porta USB-C e una connessione DisplayPort dual-link sull'altro. altro. Ecco come funzionano tutti i dock "Porte USB3, periferiche e uscita HDMI". Se per te la risoluzione a due corsie è un limite, puoi anche acquistare un adattatore a quattro corsie: a causa della mancanza di USB3, non ci sarà alcun trasferimento di dati, ma puoi ottenere una risoluzione o frame rate più elevati con due corsie DisplayPort aggiuntive.
Trovo che la modalità alternativa DisplayPort sia una delle cose migliori di USB-C e, sebbene i laptop e i telefoni più economici (o più sfortunati) non la supportino, è bello avere un dispositivo che lo faccia. Naturalmente, a volte una grande azienda ottiene direttamente questa gioia, come ha fatto Google.
In particolare, tramite USB-C puoi ottenere Thunderbolt 3 e presto Thunderbolt 4, ma finora è semplicemente fantastico. Thunderbolt 3 era originariamente una specifica proprietaria che alla fine è stata resa open source da Intel. Apparentemente non sono abbastanza aperti o hanno un altro avvertimento, e poiché i dispositivi Thunderbolt 3 in circolazione vengono ancora costruiti esclusivamente con chip Intel, immagino che la mancanza di concorrenza sia la ragione per cui i prezzi rimangono triplamente stabili. territorio digitale. Innanzitutto, perché stai cercando dispositivi Thunderbolt? Oltre alla maggiore velocità, c'è un'altra caratteristica killer.
Ottieni larghezza di banda PCIe su Thunderbolt e fino a 4 volte la larghezza di banda! Questo è stato un argomento scottante per coloro che necessitano del supporto eGPU o di un'archiviazione esterna veloce sotto forma di unità NVMe che alcuni hacker utilizzano per FPGA collegati a PCIe. Se disponi di due computer abilitati Thunderbolt (ad esempio due laptop), puoi anche collegarli utilizzando un cavo abilitato Thunderbolt: questo crea un'interfaccia di rete ad alta velocità tra loro senza componenti aggiuntivi. Sì, certo, Thunderbolt può facilmente eseguire il tunneling di DisplayPort e USB3 internamente. La tecnologia Thunderbolt è molto potente e deliziosa per gli utenti avanzati.
Tuttavia, tutta questa bellezza è ottenuta attraverso uno stack tecnologico proprietario e complesso. Thunderbolt non è qualcosa che un hacker solitario può creare facilmente, anche se qualcuno dovrebbe provarlo un giorno. E nonostante le numerose funzionalità del dock Thunderbolt, il lato software spesso causa problemi, soprattutto quando si tratta di cercare di dormire per lavorare su un laptop senza mandare in crash il core eGPU. Se non è ancora ovvio, non vedo l'ora che Intel lo metta insieme.
Continuo a dire "multiplexer". Cos'è questo? In breve, questa parte aiuta a gestire l'handshake ad alta velocità in base alla rotazione USB-C.
La corsia ad alta velocità è la parte dell'USB-C che risente maggiormente della rotazione delle porte. Se la tua porta USB-C utilizza la corsia ad alta velocità, avrai bisogno di un chip multiplexer (multiplexer) per gestire le due possibili svolte USB-C, allineando l'orientamento delle porte e dei cavi su entrambe le estremità con gli effettivi ricevitori interni ad alta velocità . e i trasmettitori sono adattati al dispositivo collegato. A volte, se il chip ad alta velocità è progettato per USB-C, questi multiplexer si trovano all'interno del chip ad alta velocità, ma spesso sono chip separati. Vuoi aggiungere il supporto Hi-Speed USB-C a un dispositivo che non supporta già Hi-Speed USB-C? I multiplexer sosterranno le operazioni di comunicazione ad alta velocità.
Se il tuo dispositivo è dotato di connettore USB-C con corsia ad alta velocità, avrai bisogno di un multiplexer: i cavi fissi e i dispositivi con connettori non ne hanno bisogno. In genere, se utilizzi un cavo per collegare due dispositivi ad alta velocità con slot USB-C, entrambi avranno bisogno di un multiplexer: il controllo della rotazione del cavo è responsabilità di ciascun dispositivo. Su entrambi i lati, il multiplexer (o il controller PD collegato al multiplexer) controllerà la direzione del pin CC e agirà di conseguenza. Inoltre, molti di questi multiplexer vengono utilizzati per scopi diversi, a seconda di ciò che si desidera dal porto.
Vedrai multiplexer per USB3 in laptop economici che implementano solo USB 3.0 su una porta Type-C e, se supporta DisplayPort, avrai un multiplexer con un ingresso aggiuntivo per mixare questi segnali del dispositivo. In Thunderbolt, il multiplexer sarà integrato nel chip Thunderbolt. Per gli hacker che lavorano con USB-C ma non hanno accesso a Thunderbolt o non hanno bisogno di Thunderbolt, TI e VLI offrono una serie di buoni multiplexer per una varietà di scopi. Ad esempio, ultimamente ho utilizzato DisplayPort su USB-C e il VL170 (sembra essere un clone 1:1 dell'HD3SS460 di TI) sembra un ottimo chip per l'uso combinato DisplayPort + USB3.
I multiplexer USB-C che supportano DisplayPort (come l'HD3SS460) non eseguono nativamente il controllo dei pin CC e il rilevamento delle svolte, ma questa è una limitazione ragionevole: DisplayPort richiede un collegamento PD abbastanza specifico per l'applicazione, il che è molto importante. capacità del multiplexer. Sei soddisfatto di USB3 che non richiede una connessione PD? Il VL161 è un semplice circuito integrato multiplexer USB3 con un ingresso di polarità, quindi puoi definire tu stesso la polarità.
Se non hai bisogno del rilevamento della polarità, un PD analogico solo da 5 V è sufficiente per le tue esigenze USB3? Usa qualcosa come il VL160: combina ricevitori e sorgenti PD analogici, potenza di elaborazione e interleaving delle tracce ad alta velocità, tutto in uno. È un vero e proprio chip “Voglio USB3 invece di USB-C, voglio che tutto sia gestito per me”; ad esempio, le recenti schede di acquisizione HDMI open source utilizzano il VL160 per le loro porte USB-C. Per essere onesti, non ho bisogno di individuare il VL160: esistono dozzine di microcircuiti simili; "USB3 mux per USB-C, fai tutto" è probabilmente il tipo più popolare di chip correlato a USB-C.
Esistono diverse modalità alternative USB-C legacy. Il primo, per il quale non verserò una lacrima, è la modalità alternativa HDMI; posiziona semplicemente i pin del connettore HDMI sopra i pin del connettore USB-C. Può fornirti HDMI tramite USB-C e sembra essere disponibile sugli smartphone per un breve periodo. Tuttavia, deve competere con la facilità di conversione alla modalità alternativa HDMI DisplayPort, mentre la conversione HDMI-DP è spesso costosa e non può essere utilizzata insieme a USB 3.0 perché HDMI richiede quattro coppie differenziali e un bagaglio di licenza HDMI, secondo quanto sembra essere stimolando lo sviluppo della modalità HDMI Alt nel terreno. Credo davvero che dovrebbe rimanere lì perché non credo che il nostro mondo possa essere migliorato aggiungendo più HDMI.
Tuttavia, ce n’è un altro piuttosto interessante: si chiama VirtualLink. Alcune grandi aziende tecnologiche stanno lavorando sulle funzionalità USB-C in VR: dopo tutto, è davvero bello quando le tue cuffie VR hanno bisogno di un solo cavo per tutto. Tuttavia, gli occhiali VR richiedono interfacce video a doppio display ad alta risoluzione e frame rate elevato, nonché connessioni dati ad alta velocità per fotocamere e sensori aggiuntivi, e la consueta combinazione "Dual-link DisplayPort + USB3" non può fornire tali funzionalità. al momento. E cosa fai allora?
Il team di VirtualLink afferma che è semplice: puoi collegare due coppie ridondanti USB2 a un connettore USB-C e utilizzare quattro pin per collegare USB3. Ricordate il chip di conversione da USB2 a USB3 di cui ho parlato in un breve articolo sei mesi fa? Sì, il suo obiettivo originale era VirtualLink. Naturalmente, questa configurazione richiede un cavo personalizzato più costoso e due doppini schermati aggiuntivi, e richiede fino a 27 W di potenza dal PC, ovvero un'uscita da 9 V, che raramente si vede sui caricabatterie da parete USB-C o sui dispositivi mobili. energia. La differenza tra USB2 e USB3 è frustrante per alcuni, ma per VR VirtualLink sembra molto utile.
Alcune GPU sono dotate del supporto VirtualLink, ma questo non è sufficiente a lungo termine, e nemmeno i laptop noti per essere spesso privi di porte USB-C. Ciò ha indotto Valve, un attore chiave nell'accordo, a rinunciare all'aggiunta dell'integrazione di VirtualLink al Valve Index, e da lì tutto è andato in discesa. Sfortunatamente, VirtualLink non è mai diventato popolare. Sarebbe un'alternativa interessante: un singolo cavo sarebbe un'ottima scelta per gli utenti VR e richiedere una tensione più elevata su USB-C ci darebbe anche più di 5 V con funzionalità PD. Porte: oggigiorno né i laptop né i PC offrono queste funzionalità. Sì, solo un promemoria: se hai una porta USB-C sul tuo desktop o laptop, ti darà sicuramente 5 V, ma non otterrai nulla di più.
Tuttavia, guardiamo il lato positivo. Se disponi di una di queste GPU con una porta USB-C, supporterà sia USB3 che DisplayPort!
Il bello dell'USB-C è che i fornitori o gli hacker possono sicuramente definire la propria modalità alternativa, se lo desiderano, e sebbene l'adattatore sarà semi-proprietario, è essenzialmente ancora una porta USB-C per la ricarica e il trasferimento dei dati. Desideri la modalità alternativa Ethernet o SATA a doppia porta? fallo. Sono finiti i giorni in cui dovevi scovare connettori estremamente oscuri per i tuoi dispositivi poiché ogni connettore dock e di ricarica è diverso e può costare fino a $ 10 ciascuno se abbastanza raro da trovare.
Non tutte le porte USB-C devono implementare tutte queste funzionalità e molte non lo fanno. Tuttavia, molte persone lo fanno e, col passare del tempo, otteniamo sempre più funzionalità dalle normali porte USB-C. Questa unificazione e standardizzazione ripagheranno nel lungo termine e, anche se di tanto in tanto ci saranno delle deviazioni, i produttori impareranno a gestirle in modo più intelligente.
Ma una cosa che mi sono sempre chiesto è perché la rotazione della spina non viene gestita posizionando i fili + e – su lati opposti. Pertanto, se la spina viene collegata nel modo “sbagliato”, + sarà collegato a – e – sarà collegato a +. Dopo aver decodificato il segnale sul ricevitore, tutto ciò che devi fare è invertire i bit per ottenere i dati corretti.
Essenzialmente, il problema è l'integrità del segnale e la diafonia. Immagina, diciamo, un connettore a 8 pin, due file di quattro, 1/2/3/4 su un lato e 5/6/7/8 sull'altro, dove 1 è opposto a 5. Diciamo che vuoi un paio di +/- ricezione/trasmissione. Potresti provare a mettere Tx+ sul pin 1, Tx- sul pin 8, Rx+ sul pin 4 e Rx- sul pin 5. Ovviamente, inserendo di nuovo si scambia solo +/-.
Ma il segnale elettrico in realtà non viaggia attraverso il pin del segnale, viaggia tra il segnale e il suo ritorno nel campo elettrico. Tx-/Rx- dovrebbe essere il “ritorno” di Tx+/Rx+ (e ovviamente viceversa). Ciò significa che i segnali Tx e Rx effettivamente si intersecano.
Potresti “provare” a risolvere questo problema rendendo i segnali complementari sbilanciati – essenzialmente mettendo un piano di terra molto stretto accanto a ciascun segnale. Ma in questo caso, si perde l'immunità al rumore di modo comune della coppia differenziale, il che significa che la semplice diafonia da Tx+/Rx- uno opposto all'altro non si annulla.
Se si confronta questo con il posizionamento di Tx+/Tx- sui pin 1/2 e 7/8 e Rx+/Rx- sui pin 3/4 e 5/6 tramite un multiplexer, ora i segnali Tx/Rx non si incrociano e tutta la diafonia causata sui contatti Tx o Rx, sarà piuttosto comune per entrambe le coppie e parzialmente compensato.
(Ovviamente un vero connettore avrà anche molti pin di terra, non l'ho menzionato per brevità.)
> L'unificazione porta una compatibilità difficile da dire, IMO ciò che porta USB-C è solo un mondo di incompatibilità nascoste che sono difficili da comprendere per gli esperti di tecnologia poiché le specifiche non indicano nemmeno cosa può/non può fare. e la situazione non potrà che peggiorare man mano che verranno aggiunte modalità alternative e anche quegli stessi cavi avranno problemi...
La maggior parte dei connettori di alimentazione pre-USB-C erano connettori a cilindro, che sono molto più economici di USB-C. Sebbene la maggior parte delle marche di docking station possano avere connettori strani che sono fastidiosi, spesso hanno anche accesso diretto a PCI-E e altri bus e di solito hanno una quantità significativa di corsie, più veloci di USB-C, almeno relativamente al tuo tempo. … USB-C non era un incubo per gli hacker che volevano solo USB-2, solo un connettore costoso, e il connettore dock non era l'ideale, ma quando ne avevi davvero bisogno complesso. Quando si tratta di funzionalità ad alta velocità, USB-C porta ad un altro livello di prestazioni.
Infatti è stata anche la mia impressione. Lo standard consente tutto, ma nessuno implementerà nulla che renda difficile il funzionamento insieme di due dispositivi USB-C. Ci sono passato; Per anni ho alimentato il mio tablet tramite un alimentatore USB-A e un cavo da USB-A a USB-C. Questo mi permette di portare con me un adattatore per il mio tablet e telefono. Ho acquistato un nuovo laptop e il vecchio adattatore non lo carica: dopo aver letto il post precedente, mi sono reso conto che probabilmente ha bisogno di uno dei voltaggi più alti che l'adattatore USB-A non può fornire. Ma se non conosci le specifiche di questa interfaccia molto complessa, non è del tutto chiaro il motivo per cui il vecchio cavo non funziona.
Nemmeno un fornitore può farlo. Abbiamo ricevuto tutto da Dell in ufficio. Laptop Dell, docking station Dell (USB3) e monitor Dell.
Indipendentemente dal dock che utilizzo, ricevo un errore "Limite connessione display", errore "Limite di ricarica", funziona solo uno dei due schermi o non si connette affatto al dock. È un disastro.
È necessario eseguire gli aggiornamenti del firmware sulla scheda madre, sulla docking station e anche i driver. Alla fine ha fatto funzionare quella dannata cosa. USB-C è sempre stato un mal di testa.
Utilizzo docking station non Dell e tutto è andato liscio! =D Realizzare un dock USB-C decente non sembra così difficile: di solito funzionano abbastanza bene finché non ti imbatti nelle stranezze di Thunderbolt, e anche in quel caso ci sono problemi nel regno "collega, scollega, lavora". Non mentirò, a questo punto volevo vedere lo schema di una scheda madre per un laptop Dell con queste docking station.
Arya ha ragione. Tutti i problemi sono scomparsi quando ho acquistato uno splitter economico alimentato tramite USB-C da Amazon. È possibile collegare tastiere, webcam, dongle USB, il monitor si collega alla porta USB-C, HDMI o DP del laptop ed è pronto per l'uso. Mi è stato detto cosa fare da un tecnico IT che ha detto che il dock Dell non valeva i soldi.
No, questi sono solo degli idioti di Dell: a quanto pare hanno deciso di rendere il prodotto incompatibile con USB-C quando si utilizza lo stesso connettore.
Sì, secondo me, un dispositivo come un tablet deve essere più specifico sul "perché non è completamente carico". Il messaggio pop-up "È necessario un caricabatterie USB-C da almeno 9 V a 3 A" risolverà problemi come questo e farà esattamente ciò che il produttore del tablet si aspetta. Tuttavia, non possiamo nemmeno credere che qualcuno di loro rilascerà anche un solo aggiornamento del firmware dopo che il dispositivo sarà in vendita.
Non solo più economico, ma anche più forte. Quanti connettori USB rotti hai visto su vari dispositivi? Lo faccio spesso – e di solito un dispositivo del genere viene buttato via, perché non è economicamente fattibile ripararlo…
I connettori USB, a partire dal micro USB, sono piuttosto fragili e doverli costantemente collegare e scollegare, di solito da persone che non li allineano correttamente, usano troppa forza, muovendoli da un lato all'altro, rendono i connettori terribili. Per i dati, questo potrebbe essere tollerabile, ma dato che ora USB-C viene utilizzato anche per alimentare qualsiasi cosa, dagli smartwatch a interi laptop e tutti i tipi di gadget elettronici che non utilizzano affatto i dati, i connettori danneggiati diventeranno sempre più comuni. . Tanto più ci preoccupa, e senza una buona ragione.
Esatto, ho visto solo un connettore a cilindro rotto ed è abbastanza facile da riparare (a parte la versione Dell BS, funziona solo con un caricabatterie proprietario che può comunicare con esso, il che è piuttosto fragile, potresti danneggiarlo anche se non vai mai in bicicletta...) Anche per un riparatore esperto, il connettore USB-C sarà PITA, con più area PCB, pin di saldatura più piccoli...
I connettori cilindrici sono generalmente classificati per mezzo ciclo (o meno) dei normali connettori USB-C. Questo perché il perno centrale si flette ogni volta che viene inserito e, con l'USB, il braccio della leva è più corto. Ho visto molti martinetti a botte che sono stati danneggiati dall'uso.
Uno dei motivi per cui USB-C sembra meno affidabile sono i connettori o i cavi economici. Se trovi un prodotto che sembra “elegante” o “più cool” con stampaggio a iniezione o altro, probabilmente è una schifezza. Disponibile solo dai principali produttori di cavi con specifiche e disegni.
Un altro motivo è che stai utilizzando USB-C più dei connettori a forma di barile. I telefoni si connettono e si disconnettono ogni giorno, a volte più volte.
Orario di pubblicazione: 24 giugno 2023