USB Type-C kiến thức về giải thích toàn diện

Cáp dữ liệu USB là không có gì nhiều hơn một dòng cộng với hai đầu, trong đó có vẻ đơn giản, nhưng không phải tưởng tượng những dòng dữ liệu đơn giản, nhỏ, nhiều ẩn, bạn có thể không biết những kiến thức, vàUSB Type-Chóa ra nó không phải là rõ ràng rằng nó không thể nhìn thấy nó.


Kết nối USB Type-C có thể làm giảm những rắc rối của cắm thiết bị USB và USB Type-C cũng hỗ trợ công nghệ sau đây: tốc độ dữ liệu lên đến 10Gbit / s USB3.1 đặc điểm kỹ thuật, đến 100W điện đầu ra, ghép kênh âm thanh và chuyển đổi các chế độ như tín hiệu video chẳng hạn như DisplayPort hoặc MHL.

Mặc dù ngành công nghiệp đã giao dịch với USB cho nhiều thập kỷ, nhưng việc thực hiện các kết nối Type-C vẫn còn mang đến nhiều thách thức mới. Ví dụ, khi hoạt động tại 10 Gbit / s, swing điện áp trên các dòng dữ liệu nhỏ hơn 0.5V. Các nhà thiết kế cần để thực hiện một bộ chỉnh âm trong tầng vật lý (PHY) của người nhận được kết nối để có được tín hiệu đầu vào. Trong trường hợp này, "mắt" trong mắt các tín hiệu đáng kể đóng cửa và cân bằng cần thiết là cần thiết để ở "đôi mắt" mở cửa, đồng thời, các tín hiệu màn hình đại diện cho logic 0 hoặc logic 1.

Vẫn còn nhiều thách thức khác khi thực hiện kết nối Type-C, đặc biệt là khi các đặc tả USB3.1 làm việc tại tốc độ đầy đủ dữ liệu của 10 Gbit / s.

USB Type-C tự giới thiệu:

1, siêu mỏng

Mỏng hơn cơ thể cần cổng mỏng hơn, đó là một trong những lý do USB-C bật ra. Cổng USB-C dài 0.83 cm, chiều rộng 0,26 cm. Cổng USB cũ là 1.4 cm dài và rộng 0,65 cm. Điều này cũng có nghĩa là kết thúc của cáp dữ liệu USB-C sẽ là một phần ba kích cỡ của đầu cắm cáp dữ liệu USB-A chuẩn.

2, không tích cực và tiêu cực

Giống như giao diện Lightning của Apple, các cổng USB-C là tương tự như trước và sau. Có nghĩa là, không có vấn đề làm thế nào bạn chèn các cổng này là chính xác. Người dùng không phải lo lắng về cổng USB truyền thống đã mang về những vấn đề tích cực và tiêu cực.

3, nhanh chóng

Về lý thuyết, cổng USB-C có vận chuyển tốc độ 10Gb / giây. Nhưng nói rằng Apple MacBook USB-C mới cảng vận chuyển tốc độ 5Gbps. Điện áp đầu ra tối đa là 20 volt, mà có thể tăng tốc độ thời gian sạc. Loại USB-A, cho đến nay giới hạn chuyển tốc độ 5Gbps, điện áp đầu ra của 5 volt.

4, linh hoạt

Cổng USB-C của MacBook mới có thể chuyển dữ liệu, tính nó như một cổng đầu ra video để liên kết các thiết bị hiển thị bên ngoài. Câu hỏi duy nhất là cách Apple đáp ứng những người dùng muốn làm những điều ba cùng một lúc.

5, hai chiều

USB Type-C không giống như cổng USB cũ, quyền lực có thể chỉ một chiều truyền, truyền tải điện cổng USB-C là hai chiều, có nghĩa là nó có thể có hai chế độ điện truyền. Vì vậy, người dùng có thể không chỉ sử dụng một máy tính xách tay để sạc thiết bị di động, bạn cũng có thể sử dụng các thiết bị hoặc điện thoại di động năng lượng cho máy tính xách tay để tính phí.

6, tương thích

USB-C có thể tương thích với tiêu chuẩn USB lớn, nhưng người dùng cần phải mua một adapter bổ sung để hoàn thành khả năng tương thích. Apple cho biết không chỉ Apple sẽ bán các bộ chuyển đổi, công ty bên thứ ba có thể cũng cho phép sản xuất.

Những vấn đề cần được giải quyết khi phát triển USB Type-C là gì?

1, xem xét lại PHY

Ví dụ, các tính năng plug-in tích cực và tiêu cực của các kết nối cần phải được xây dựng lại trong việc thực hiện của tầng vật lý. Khi chạy ở tốc độ dữ liệu USB 2.0, các nhà thiết kế có thể sử dụng một cặp điện trở để ngắn-kết nối hai dữ liệu đường dẫn vào tầng vật lý cho biết làm thế nào kết nối được cắm. Một USB 2.0 dữ liệu tốc độ rất thấp, tầng vật lý có đủ hiệu suất lợi nhuận để xử lý các phản xạ gây ra bởi các đường dẫn dữ liệu quá thiếu.

USB3.0 và USB3.1 tỷ giá dữ liệu, các nhà thiết kế cần phải thực hiện hai đường dẫn dữ liệu để xử lý các tỷ lệ cao hơn. Thông qua một kết nối theo hướng, Hệ thống được kết nối với một đường dẫn dữ liệu và theo một hướng khác hệ thống được kết nối với đường dẫn dữ liệu khác.  Đường dẫn dữ liệu kép là cần thiết bởi vì, khi truyền tại 5Gbit / s và 10Gbit / s tốc độ dữ liệu, sự chỉ đạo của ngắn đi qua các đường dẫn dữ liệu sẽ gây ra phản xạ tín hiệu quá nhiều để phá vỡ các dữ liệu.

Các nhà thiết kế cần để quyết định làm thế nào để giải quyết vấn đề. Một giải pháp là sử dụng hai lớp vật lý, mỗi một tầng vật lý. Nhược điểm của giải pháp hai tầng vật lý là nó phải mất 20% đến 25% diện tích phụ để thực hiện hai đường dẫn dữ liệu SuperSpeed và hai đường dẫn dữ liệu Hi-Speed, và đòi hỏi hai bộ phase-locked loop mạch (PLL) và hai chân đất, dữ liệu và điện. Kết quả cuối cùng là một đường dẫn dữ liệu tốc độ cao hệ thống sở hữu là một nhiều hơn nhu cầu thực tế của nó.

Thực hiện hiệu quả hơn là sử dụng một tầng vật lý đã được tối ưu cho các đặc tả USB Type-C, có hai đường dẫn dữ liệu SuperSpeed, một đường dẫn dữ liệu Hi-Speed, một tập hợp các khóa pha vi mạch vòng và một tập hợp của sức mạnh, mặt đất và dữ liệu chân.

Sự lựa chọn của các nhà thiết kế phụ thuộc vào ứng dụng cuối cùng của họ. Thị trường nhạy cảm với chi phí sẽ chọn để tiết kiệm diện tích và chip có thể đạt được bằng cách loại bỏ một đường dẫn dữ liệu bổ sung Hi-tốc độ và giảm số lượng các chân lên đến 40%.

2, USB Type-C tín hiệu

Thách thức thứ hai để thực hiện USB Type-C là sự phức tạp của tín hiệu cần thiết cho 24-pin kết nối. Các đặc tả USB Type-C xác định tín hiệu kênh (CC) cấu hình và tín hiệu đầu ra (PD) điện xác định các tham số, chẳng hạn như sự hướng dẫn của các kết nối, bao nhiêu sức mạnh có thể bất kỳ của các dây cắm vào cổng Type-C, và các kết nối khi nó cho âm thanh và video, và ở chế độ chuyển đổi.

Trong khi hỗ trợ các cấu hình của kênh tín hiệu với công suất đầu ra tín hiệu yêu cầu bổ sung logic: sức mạnh sản lượng tin nhắn cấu hình và bộ điều khiển logic kênh. Một phần của thiết kế thách thức là để đối phó với hai tín hiệu có thể xảy ra tại điện áp khác nhau, tùy thuộc vào sự kết hợp tín hiệu vào thời điểm đó.

Đặc điểm kỹ thuật của Type-C cũng giúp loại bỏ những khái niệm USB On-The-Go, nhưng thay vì mất khái niệm đôi vai trò cảng. USB On-The-Go là một phương pháp tín hiệu chỉ ra cho dù một cảng được sử dụng như một máy chủ hoặc là một thiết bị. Giao thức On-The-Go sử dụng ID pin để báo hiệu cho dù cổng hoạt động như một tổng thể hoặc thiết bị tại nơi làm việc; Tuy nhiên, Type-C không có tín hiệu này, vì vậy nó là cần thiết để sử dụng thư điện đầu ra để làm điều này, mà làm cho các tín hiệu PD để đạt được các biến chứng hơn nữa.

3, các vấn đề về hệ thống

Kết nối Type-C có thể khiến người dùng USB cuộc sống thuận tiện hơn, nhưng chi phí là để làm cho các nhà thiết kế công việc trở nên phức tạp hơn. Nhà thiết kế sẽ phải quyết định mà một trong những họ muốn hỗ trợ USB 2.0, 3.0 và / hoặc 3.1, làm thế nào để xử lý năng lượng đầu ra, và để hỗ trợ chế độ switchable âm thanh và video.

USB Type-C thực hiện cũng sẽ có một tác động đến hệ thống. Ví dụ, nếu SoC dự định để hỗ trợ các lực lượng chức năng, các nhà thiết kế có thể chọn sử dụng một con chip quản lý năng lượng bên ngoài đáp ứng tất cả các điều kiện bảo mật có liên quan hơn. Điều này có nghĩa là phân chia sản lượng điện và cấu hình các kênh logic, có lẽ giữa tầng vật lý và một con chip quản lý điện riêng biệt, hoặc giữa các CPU hệ chính quy và thậm chí một chuyên dụng ngoài vi điều khiển.

Synopsys' toàn diện USB controller và vật lý lớp IP danh mục đầu tư đã được áp dụng thành công bởi hơn 3.000 USB thiết kế và đã được xác nhận với các thiết bị chuyển khoảng 3 tỷ. Đây là một kinh nghiệm sâu sắc và đơn giản thiết kế cho phép chúng tôi để phát triển USB3.1 vật lý lớp IP được tối ưu hóa để sử dụng với kết nối Type-C và công cụ hỗ trợ và xác minh môi trường cần thiết để thực hiện chức năng Type-C - điều này làm cho các thiết kế của công việc dễ dàng hơn.

4, "dòng của vấn đề

Ngoài USB có thể được sử dụng để truyền dữ liệu, nhưng cũng như một phương tiện năng lượng cung cấp. Ban đầu USB tiêu chuẩn bởi vì nó không có khả năng cung cấp điện, do đó, USB 1.0 và 2.0 điện năng cung cấp công suất là 2.5W (0.5a / 5v). Mặc dù điều này là đủ để cung cấp điện thoại di động và các thiết bị điện tử nhỏ khác, nhưng đối với ổ đĩa bên ngoài, nó rõ ràng là không đủ. Và USB 3.0 ra là, nó cung cấp giá trị lên đến 4.5w (0.9a / 5v).

Và trong USB 3.1 chuẩn USB Type-C giao diện điện nguồn cung cấp năng lực có thể đạt tối đa 20V / 5A, là 100w, không chỉ để đáp ứng các yêu cầu của điện thoại di động tính phí, mà còn đáp ứng phẳng-bảng điều khiển thiết bị và máy tính tính nhu cầu; Ngoài ra, khả năng cung cấp năng lượng, bạn cũng có thể xoá khác tiêu thụ năng lượng cao của bên ngoài thiết bị cần thiết để kết nối một điện cung cấp sự cố.

Ngoài ra, còn có một số vấn đề với nguồn điện USB Type-C. Đó là tốt và có những thiếu sót. Tin tốt lành là rằng các tiêu chuẩn USB PD 2.0 có thể điện máy tính xách tay hoặc máy tính bảng trực tiếp trong tương lai, trong khi cũng cho phép điện thoại thông minh được sử dụng như một nguồn năng lượng điện thoại di động.

Mặt khác tin xấu là có không có cái gọi là xung quanh cáp USB đi ra, các loại cáp cần phải xây dựng một con chip đặc biệt, chứa thông tin trên cáp. Cáp USB đầy đủ tính năng cần để có thể chịu đựng được 1.5a hoặc 5v của hiện tại, và cáp này có chi phí hơn so với cáp USB thông thường cao hơn nhiều