USB typ C-znalosť všestranného výkladu

Dátový kábel USB nie je nič viac ako len jedna čiara plus dve hlavy, čo sa zdá jednoduché, ale nedokázalo si predstaviť jednoduché, malé dátové riadky, skryté mnohé, ktoré nemusia vedieť, a USB Type-C sa ukázalo Nie je jasné, to nevidí.


Konektor USB typu C môže znížiť problémy so zapojením zariadení USB a rozhranie USB Type-C podporuje aj tieto technológie: dátové rýchlosti do 10Gbit / s špecifikácie USB3.1, výkon až 100 W, multiplexovanie zvuku a režimy prepínania ako napríklad video signály, ako je DisplayPort alebo MHL.

Hoci sa priemysel zaoberá už desaťročia, realizácia pripojenia typu C stále prináša množstvo nových výziev. Napríklad pri prevádzke pri 10 Gbit / s je kolísanie napätia na dátovej linke menšie ako 0,5V. Návrhár potrebuje na dosiahnutie vstupného signálu implementovať ekvalizér vo fyzickej vrstve (PHY) pripojeného prijímača. V tomto prípade je "oko" v oku signálu v podstate zatvorené a potrebné vyrovnanie je potrebné pre otvorenie "očí" a zároveň zobrazovací signál predstavuje logiku 0 alebo logiku 1.

Pri implementácii pripojení typu C existuje ešte veľa ďalších problémov, najmä ak špecifikácia rozhrania USB3.1 pracuje pri plných dátových rýchlostiach 10 Gbit / s.

USB Type-C Úvod:

1, ultra tenké

Riešenie telo potrebuje tenší port, čo je jeden z dôvodov, prečo sa USB-C ukázalo. Dĺžka portu USB-C je 0,83 cm, šírka 0,26 cm. Starý port USB má dĺžku 1,4 cm a šírku 0,65 cm. To tiež znamená, že koniec dátového kábla USB-C bude mať tretinu veľkosti štandardného konektora dátového kábla USB-A.

2, žiadne pozitívne a negatívne

Rovnako ako rozhranie Apple Lightning, port USB-C je rovnaký ako predný a zadný. To znamená, že bez ohľadu na to, ako vkladáte tento port je správny. Používatelia sa nemusia obávať tradičného portu USB spôsobeného pozitívnymi a negatívnymi problémami.

3, rýchlo

Teoreticky majú porty USB-C maximálnu prenosovú rýchlosť 10 Gb za sekundu. Ale Apple uviedol, že nový port MacBook USB-C má maximálnu prenosovú rýchlosť 5Gbps. Maximálne výstupné napätie je 20 voltov, čo môže urýchliť čas nabíjania. Typ USB-A, zatiaľ hraničná prenosová rýchlosť 5 Gb / s, výstupné napätie 5 voltov.

4, všestranný

Nový port MacBooku USB-C dokáže prenášať dáta a nahrať ho ako port výstupu videa na prepojenie externých zobrazovacích zariadení. Jedinou otázkou je, ako sa Apple stretáva s používateľmi, ktorí chcú tieto tri veci robiť súčasne.

5, obojsmerné

USB Type-C na rozdiel od starého portu USB, napájanie môže byť iba jednosmerná prenos, prenos portu USB-C je dvojcestný, čo znamená, že môže mať dva režimy prenosu napájania. Preto používatelia môžu nielen používať prenosný počítač na nabíjanie mobilných zariadení, môžete použiť aj iné zariadenia alebo mobilné napájanie na nabíjanie notebooku.

6, spätne kompatibilné

USB-C môže byť kompatibilný so staršími normami USB, ale užívatelia si musia zakúpiť doplnkový adaptér na dokončenie kompatibility. Apple povedal, že nielen Apple bude predávať adaptér, tretie strany spoločnosti môžu tiež povoliť výrobu.

Aké sú problémy, ktoré treba riešiť pri vývoji rozhrania USB typu C?

1, prehodnoťte PHY

Napríklad pozitívne a negatívne plug-in funkcie konektora je potrebné rekonštruovať pri realizácii fyzickej vrstvy. Pri behu na dátovej rýchlosti USB 2.0 môže návrhár použiť dvojicu rezistorov na krátke pripojenie dvoch dátových ciest do fyzickej vrstvy, čím indikuje, ako je konektor pripojený. Pri nižšej dátovej rýchlosti USB 2.0 má fyzická vrstva dostatočné výkonové okraje, aby zvládla odrazy spôsobené skratovanou dátovou cestou.

Pri dátových rýchlostiach USB 3.0 a USB3.1 musí projektant implementovať dve dátové cesty na zvládnutie vyšších sadzieb. Prostredníctvom konektora v smere je systém pripojený k dátovej ceste av opačnom smere je systém pripojený k inej dátovej ceste. Dvojitá dátová cesta je potrebná, pretože pri vysielaní dátových rýchlostí 5Gbit / s a 10Gbit / s bude smer krátkeho prechodu cez dátovú cestu spôsobovať príliš veľa odrazu signálu na rozbitie dát.

Návrhár musí rozhodnúť, ako problém vyriešiť. Jedným z riešení je použiť dve fyzikálne vrstvy, každá s fyzickou vrstvou. Nevýhodou riešenia s duálnou fyzikálnou vrstvou je, že na realizáciu dvoch dátových ciest SuperSpeed a dvoch vysokorýchlostných dátových ciest potrebuje 20% až 25% extra oblasti a vyžaduje dve sady fázovo uzatvorených obvodov (PLL) sady napájacích, zemných a dátových kolíkov. Konečným výsledkom je, že systémová vysokorýchlostná dátová cesta je viac ako jej skutočné potreby.

Efektívnejšia implementácia je použitie fyzickej vrstvy, ktorá bola optimalizovaná pre špecifikáciu USB typu C, ktorá má dve dátové cesty SuperSpeed, vysokorýchlostnú dátovú cestu, sadu fázovo uzatvorených okruhov Ring a sadu výkonov , zemné a dátové kolíky.

Výber dizajnéra závisí od ich konečného použitia. Nákladovo citlivý trh sa rozhodne ušetriť na ploche a čip sa dá dosiahnuť odstránením ďalšej vysokorýchlostnej dátovej cesty a znížením počtu pinov až o 40%.

2, signalizácia USB typu C

Druhou výzvou pre implementáciu rozhrania USB Type-C je komplexnosť signálu potrebná pre 24-kolíkové konektory. Špecifikácia typu USB typu C špecifikuje signál konfiguracného kanála (CC) a signál výstupného výkonu (PD) na definovanie parametrov, ako je napríklad smer konektora, koľko výkonu môže niektorý z drôt zapojených do portu typu C a konektora Ak ide o audio a video a v režime prepínania.

Pri podpore konfigurácie kanálových signálov s výstupnými signálmi potrebnými pre ďalšiu logiku: regulátor správy napájania a logika konfiguračných kanálov. Súčasťou návrhu je riešenie dvoch signálov, ktoré sa môžu vyskytnúť pri rôznych napätiach, v závislosti od kombinácie signálov v tom čase.

Špecifikácia typu C tiež vylučuje koncept USB On-The-Go, ale koncept Dual Role Port. USB On-The-Go je signalizačná metóda, ktorá označuje, či sa port používa ako hostiteľ alebo ako zariadenie. Protokol On-The-Go používa identifikačný kolík na signalizáciu, či port funguje ako master alebo zariadenie v práci; Avšak typ C nemá tento signál, takže je potrebné použiť túto správu o výstupe, čo robí signál PD Aby sa dosiahla ďalšia komplikácia.

3, systémové problémy

Konektor typu C môže užívateľom USB pohodlnejšie žiť, ale náklady na to, aby sa dizajnérska práca stala zložitejšou. Návrhári sa budú musieť rozhodnúť, ktorý z nich chce podporovať rozhranie USB 2.0, 3.0 a / alebo 3.1, ako zvládnuť výkon a či podporovať režim prepínania zvuku a videa.

Implementácia typu USB typu C bude mať tiež vplyv na systém. Napríklad, ak SoC má v úmysle podporovať funkčnosť výstupných výkonov, môže návrhár zvoliť použitie externého čipu na správu napájania, ktorý spĺňa všetky príslušné bezpečnostné podmienky. To znamená rozdelenie výstupného výkonu a konfiguráciu logiky kanálov, možno medzi fyzickou vrstvou a samostatným čipom na správu napájania alebo medzi hlavným systémovým procesorom a dokonca externým mikrokontrolérom.

Komplexné rozhranie USB pre rozhranie Synopsys a IP portfólio fyzickej vrstvy bolo úspešne prijaté viac ako 3000 návrhmi rozhrania USB a bolo potvrdené približne 3 miliardami odoslaných zariadení. Jedná sa o hĺbkovú a jednoduchú konštrukčnú skúsenosť, ktorá nám umožňuje vyvinúť USB3.1 fyzickú vrstvu IP optimalizovanú pre použitie s konektormi Type-C a podpornými nástrojmi a verifikačnými prostrediami potrebnými na implementáciu funkčnosti typu C. - Zjednodušuje to dizajnérske práce.

4, "riadok" problému

Okrem USB je možné použiť aj na prenos dát, ale aj ako zdroj napájania. Počiatočný štandard USB, pretože nemá kapacitu napájania, takže kapacita napájania USB 1.0 a 2.0 je obmedzená na 2,5 W (0,5 A / 5 V). Hoci to stačí na to, aby sme dodali mobilné telefóny a iné malé elektronické zariadenia, ale pre externé disky, to zjavne nestačí. A USB 3.0 vznikol, jeho dodávaná hodnota až do 4,5w (0,9a / 5v).

A v štandardnom rozhraní rozhrania USB typu USB typu 3.1 môže kapacita napájania dosiahnuť maximálne 20V / 5A, čo je 100W, a to nielen na splnenie požiadaviek na nabíjanie mobilných telefónov, ale aj na plné vybavenie a nabíjanie počítača potreby; Okrem toho, kapacita napájania, môžete tiež odstrániť ďalšie vysoká spotreba energie externé zariadenia, ktoré potrebujú pripojiť ďalšie problémy s napájaním.

Okrem toho existujú problémy s napájaním USB typu C. Čo je dobré a sú nedostatky. Dobrou správou je, že štandard USB 2.0 môže napájať notebook alebo tablet priamo v budúcnosti a súčasne umožní smartphone používať ako mobilný zdroj energie.

Na druhej strane zlé správy sú, že nie je takzvaný všade okolo USB kábel vyjsť, tieto káble potrebujú postaviť špeciálny čip, ktorý obsahuje informácie o kábli. Plne vybavený kábel USB musí byť schopný vydržať 1,5 alebo 5 V prúdu a tento kábel stojí oproti bežnému káblu USB oveľa vyššie