USB type-C. Коротко и ясно⁠⁠

По просьбам @Pro100Gordon, @AnatoliyS и других товарищей запилен этот пост.

Эпиграф

Когда изобретатель USB-порта умрёт,

его гроб сначала опустят в яму,

затем поднимут, перевернут,

а затем снова опустят правильной стороной.

Этот печальный анекдот медленно, но верно уходит в прошлое. Симметричное строение разъёма type-C новой спецификации USB 3.1 позволит всегда подключаться к порту с первого раза.

Устройство порта: 12+12 контактов, расположенных симметрично оси вращения. «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

Перечислю в порядке «от центра к краям»:

• USB 2.0

• Дополнительный канал

• Конфигурирующий (согласующий) канал

• Питание

• USB 3.1

• Земля

А теперь рассмотрим подробнее, но уже в порядке «условной значимости»:

Передача данных и питание:

• Собственно, USB 3.1. Линии высокоскоростной передачи данных (до 10 Гб/с). Контакты 2, 3, 10, 11.

По особому распоряжению Согласующего канала эти пары могут переквалифицироваться под другие задачи, например — под передачу видео.

• Старый добрый USB 2.0. Линии низкоскоростной передачи данных. Этот раритет включили в порт ради совместимости со старыми тихоходными устройствами до 480 Мб/с.

Контакты 6, 7.

• Плюс питания — Vbus. 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!

Какое питание подать, определяется Согласующим каналом.

Контакты 4, 9.

• GND — «Земля»-матушка. Минус всего и вся.

Контакты 1, 12.

Служебные каналы:

• Согласующий канал (или конфигурирующий) — СС. 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.

Контакт 5.

• Дополнительный канал — SBU. Дополнительный канал обычно не используется и предусмотрен лишь для некоторых экзотических случаев. Например, при передаче по кабелю видео, по SBU идёт аудиоканал.

Контакт 8.

Теперь, когда суть этого порта более-менее ясна, посмотрим распиновку разъёмов.

Странным решением было отмаркировать провода D+ и D- не как в USB 2.0, а наоборот — белый и зелёный соответственно. Полосатыми изображены контакты, чей провод в кабеле идёт без изоляции. Некоторые контакты на схеме обведены серым — так я пометил провода чей цвет не регламентирован стандартом. Это если верить Википедии. А в спецификации я пока не нашёл вообще никаких указаний, касаемо цветовой маркировки проводов.

Штекер по прихоти разработчика создан «щербатым» — многострадальные контакты USB 2.0 расположены только с одной стороны.