USB-C の驚くべき点の 1 つは、その高速機能です。このピン配列により 4 つの高速差動ペアといくつかの低速差動ペアが提供され、コネクタを介して 10 円未満で大量のデータを転送できるようになります。すべてのデバイスがこの機能を使用するわけではありませんし、また使用すべきではありません。USB-C はすべてのポータブル デバイスにアクセスできるように設計されています。ただし、デバイスが USB-C 経由の高速性を必要とする場合、USB-C がその高速性と優れたパフォーマンスを提供できることがわかります。
USB-C から高速インターフェイスを取得する機能は、オルタネート モード、または略してオルタネート モードと呼ばれます。現在遭遇する可能性のある代替手段は USB3、DisplayPort、Thunderbolt の 3 つですが、HDMI や VirtualLink のようにすでに衰退しつつあるものもあれば、USB4 のように増加傾向にあるものもあります。ほとんどの代替モードでは、何らかのタイプの PD リンク メッセージングを使用した USB-C デジタル通信が必要です。ただし、すべての USB3 が最も単純であるわけではありません。代替テンプレートの機能を見てみましょう。
ピン配置を見たことがあれば、高速ピンも見たことになります。今日は、これらのピンから現在どのようなインターフェイスが利用できるかを示したいと思います。これは完全または広範なリストではありません。たとえば、USB4 などについては説明しません。その理由の 1 つは、私が USB4 について十分な知識や経験がないためです。将来的には、より多くの USB 搭載デバイスが登場すると考えて間違いありません。高速デバイスの場合は -C です。また、USB-C は十分な柔軟性があるため、ハッカーは USB-C と互換性のある方法でイーサネットまたは SATA を公開できます。それを探している場合は、このレビューがそれを理解するのに役立つかもしれません。
USB3 は非常にシンプルです。数回の TX と数回の RX だけです。転送速度は USB2 よりもはるかに高速ですが、ハッカーにとっては制御可能です。 USB3 信号インピーダンス制御と差動ペアを考慮した多層 PCB を使用している場合、USB3 接続は通常正常に機能します。
USB3 over USB-C では大きな変更はありません。回転を処理するマルチプレクサーが必要になりますが、それだけです。 USB3 マルチプレクサーは豊富にあるため、USB3 対応の USB-C ポートをマザーボードに追加しても、問題が発生する可能性はほとんどありません。帯域幅を増やすために 2 つの並列 USB3 チャネルを使用するデュアル チャネル USB3 もありますが、通常、ハッカーがこれに遭遇したり必要とすることはなく、Thunderbolt がこの領域をより適切にカバーする傾向があります。 USB3 デバイスを USB-C デバイスに変換したいですか?本当に必要なのはマルチプレクサだけです。高速デバイス用にマザーボードに MicroUSB 3.0 コネクタを取り付けることを考えている場合は、考えを変えて USB-C コネクタと VL160 をマザーボードに取り付けるよう、丁重に、しかし強くお願いします。
プラグ付きの USB3 デバイスを設計している場合は、回転を処理するためのマルチプレクサさえ必要ありません。実際、回転検出も必要ありません。 USB-C ポートに直接接続する USB3 フラッシュ ドライブを作成したり、USB-C オス - メスの USB-A 3.0 アダプタを作成するには、制御されていない 5.1kΩ 抵抗 1 つで十分です。ソケットに関して言えば、犠牲にする空き USB3 接続がある場合は、マルチプレクサの使用を避けることができますが、もちろんそれだけではありません。私はデュアル チャネル USB3 について十分な知識がないので、デュアル チャネル USB3 がそのような接続をサポートしているかどうかを確認できませんが、答えは「はい」よりも「いいえ」の可能性が高いと思います。
DisplayPort (DP) は、高解像度ディスプレイを接続するための優れたインターフェイスです。デスクトップでは HDMI を追い越し、eDP の形で内蔵ディスプレイ スペースを独占し、1 本のケーブルで HDMI よりも優れた高解像度を実現します。 DP++ 標準を使用し、HDMI と同様にロイヤリティフリーの安価なアダプタを使用して DVI または HDMI に変換できます。特に SoC の DisplayPort トランスミッターがますます普及しているため、VESA アライアンスが USB グループと協力して DisplayPort サポートを実装することは理にかなっています。
HDMI または VGA 出力を備えたドックを使用している場合、バックグラウンドで DisplayPort 代替モードが使用されます。モニターには USB-C 経由の DisplayPort 入力が搭載されることが増えており、MST と呼ばれる機能のおかげで、モニターをリンクして 1 本のケーブルでマルチモニター構成を実現できます。ただし、Apple が廃止したように Macbook を使用している場合は別です。 macOS。 MST は でサポートされています。
また、興味深い事実 – DP 代替モードは、DisplayPort AUX ペアに再マッピングされた SBU ピンを使用する数少ない代替モードの 1 つです。一般に USB-C ピンが欠如しているということは、DP++ HDMI/DVI 互換モードを除き、DP 構成ピンを除外する必要があることも意味するため、すべての USB-C DP-HDMI アダプターは事実上アクティブな DP-HDMI コンバーターとなります。マスキング – DP++ とは異なり、DP++ では HDMI サポートにレベル スイッチを使用できます。
DisplayPort を変更する場合は、おそらく DP 対応のマルチプレクサーが必要になりますが、最も重要なのは、カスタム PD メッセージを送信できる必要があることです。まず、「代替 DP モードの許可/要求」部分全体が PD を通じて実行されます。十分な抵抗がありません。また、DisplayPort の重要な信号である HPD 用の空きピンがないため、ホットプラグ イベントと中止イベントは PD リンク経由でメッセージとして送信されます。とはいえ、実装はそれほど難しいことではなく、ハッカーに優しい実装を考えています。それまでは、DP 代替モードを使用して USB-C ポート経由で DP または HDMI を出力する必要がある場合は、次のようなチップがあります。 CYPD3120 を使用すると、ファームウェアを書き込むことができます。
DP 代替モードを際立たせている点の 1 つは、USB-C に 4 つの高速レーンがあり、USB-C ポートの片側で USB3 接続を、もう一方の側でデュアルリンク DisplayPort 接続を組み合わせることができることです。他の。これは、すべての「USB3 ポート、周辺機器、および HDMI 出力」ドックがどのように機能するかです。 2 レーンの解像度が制限である場合は、クアッド レーン アダプターを購入することもできます。USB3 がないため、データ転送は行われませんが、2 つの追加の DisplayPort レーンでより高い解像度またはフレーム レートを得ることができます。
DisplayPort 代替モードは USB-C の最も優れた機能の 1 つであると私は考えています。最も安価な (または最も残念な) ラップトップや携帯電話はそれをサポートしていませんが、これをサポートするデバイスがあるのは素晴らしいことです。もちろん、Google のように、大企業がその喜びを直接得られることもあります。
特に、USB-C 経由では Thunderbolt 3 を入手でき、すぐに Thunderbolt 4 も入手できるようになりますが、今のところ素晴らしいものです。 Thunderbolt 3 はもともと独自の仕様でしたが、最終的には Intel によってオープンソース化されました。どうやら、十分にオープンではないか、別の警告があるようです。そして、世に出ている Thunderbolt 3 デバイスは依然として Intel チップのみを使用して構築されているため、価格が高値で安定している理由は競争の欠如であると推測しています。デジタル領域。そもそもなぜ Thunderbolt デバイスを探しているのですか?高速化に加えて、もう 1 つの重要な機能があります。
Thunderbolt 経由での PCIe 帯域幅だけでなく、最大 4 倍の帯域幅も利用できます。これは、eGPU のサポートや、一部のハッカーが PCIe 接続の FPGA に使用する NVMe ドライブの形式の高速外部ストレージを必要とする人々にとってホットなトピックとなっています。 2 台の Thunderbolt 対応コンピュータ (たとえば、2 台のラップトップ) がある場合は、Thunderbolt 対応ケーブルを使用してそれらを接続することもできます。これにより、コンポーネントを追加することなく、コンピュータ間に高速ネットワーク インターフェイスが作成されます。はい、もちろん、Thunderbolt は内部で DisplayPort と USB3 を簡単にトンネリングできます。 Thunderbolt テクノロジーは、上級ユーザーにとって非常に強力でおいしいものです。
ただし、このクールさはすべて、独自の複雑なテクノロジーの積み重ねによって実現されています。 Thunderbolt は、いつか誰かが挑戦するはずですが、一人のハッカーが簡単に作成できるものではありません。また、Thunderbolt ドックには多くの機能があるにもかかわらず、特に eGPU コアをクラッシュさせずにラップトップで動作させるためにスリープ状態にしようとする場合など、ソフトウェア側が問題を引き起こすことがよくあります。それがまだ明らかでない場合は、インテルがそれをまとめてくれるのを楽しみにしています。
私は「マルチプレクサー」と言い続けています。これは何ですか？つまり、この部分は USB-C 回転に応じた高速ハンドシェイクの処理に役立ちます。
高速レーンは、ポートのローテーションによって最も影響を受ける USB-C の部分です。 USB-C ポートが高速レーンを使用している場合、可能な 2 つの USB-C ターンを管理するためのマルチプレクサー (マルチプレクサー) チップが必要になります。ポートとケーブルの向きを両端で実際の内部高速レシーバーに合わせます。 。送信機は接続されたデバイスに適合します。高速チップが USB-C 用に設計されている場合、これらのマルチプレクサーは高速チップ内にある場合もありますが、多くの場合、別個のチップになります。 Hi-Speed USB-C をまだサポートしていないデバイスに Hi-Speed USB-C サポートを追加したいですか?マルチプレクサは高速通信動作を支えます。
デバイスに高速レーン付きの USB-C コネクタがある場合は、マルチプレクサが必要になります。固定ケーブルとコネクタ付きのデバイスにはマルチプレクサは必要ありません。一般に、ケーブルを使用して USB-C スロットを備えた 2 つの高速デバイスを接続する場合、両方のデバイスにマルチプレクサが必要になります。ケーブルの回転の制御は各デバイスの責任です。両側で、マルチプレクサ (またはマルチプレクサに接続された PD コントローラ) が CC ピンの方向を制御し、それに応じて動作します。また、これらのマルチプレクサの多くは、ポートに何を求めるかに応じて、さまざまな目的に使用されます。
Type-C ポートに USB 3.0 のみを実装した安価なラップトップには USB3 用のマルチプレクサが搭載されていますが、DisplayPort をサポートしている場合は、これらのデバイス信号を混合するための追加入力を備えたマルチプレクサがあります。 Thunderbolt では、マルチプレクサは Thunderbolt チップに組み込まれます。 USB-C を使用しているが Thunderbolt にアクセスできない、または Thunderbolt を必要としないハッカーのために、TI と VLI はさまざまな目的に適した多数の優れたマルチプレクサーを提供しています。たとえば、私は最近 USB-C 経由で DisplayPort を使用していますが、VL170 (TI の HD3SS460 の 1:1 クローンのようです) は DisplayPort + USB3 の組み合わせに最適なチップのように見えます。
DisplayPort をサポートする USB-C マルチプレクサー (HD3SS460 など) は、CC ピンの制御と回転検出をネイティブに実行しませんが、これは合理的な制限です。DisplayPort はかなりアプリケーション固有の PD リンクを必要とし、これは非常に重要です。マルチプレクサ機能。 PD接続を必要としないUSB3に満足していますか? VL161 は極性入力を備えたシンプルな USB3 マルチプレクサ IC であるため、極性を自分で定義できます。
極性検出も必要ない場合、USB3 のニーズには 5V のみのアナログ PD で十分ですか? VL160 のようなものを使用してください。これは、アナログ PD レシーバーとソース、処理能力、高速トラック インターリーブをすべて 1 つに組み合わせたものです。これは本物のチップです。「USB-C よりも USB3 が必要です。すべてを管理してもらいたいのです。」たとえば、最近のオープンソース HDMI キャプチャ カードは、USB-C ポートに VL160 を使用しています。公平を期すために、VL160 だけを取り上げる必要はありません。そのようなマイクロ回路は数十あります。 「USB3 mux for USB-C, do it all」は、おそらく最も人気のある種類の USB-C 関連チップです。
従来の USB-C 代替モードがいくつかあります。 1 つ目は、これには涙を流しませんが、HDMI 代替モードです。 HDMI コネクタのピンを USB-C コネクタのピンの上に配置するだけです。 USB-C経由でHDMIを提供でき、スマートフォンでも短期間利用可能になったようです。ただし、HDMI DisplayPort 代替モードへの変換の容易さと競合する必要があり、HDMI-DP 変換はコストがかかることが多く、USB 3.0 と組み合わせて使用することはできません。これは、HDMI には 4 つの差動ペアと HDMI ライセンスが必要なためだと思われます。 HDMI Alt Mode の開発を本格化させました。 HDMI を追加することで世界が改善されるとは信じていないため、このままにしておくべきだと心から信じています。
ただし、実際には非常に興味深いもう 1 つの機能があり、それは VirtualLink と呼ばれます。一部の大手ハイテク企業は VR での USB-C 機能に取り組んでいます。結局のところ、VR ヘッドセットに 1 本のケーブルだけですべての機能が使えるというのは、非常に素晴らしいことです。ただし、VR ゴーグルには、高解像度のデュアル ディスプレイ、高フレーム レートのビデオ インターフェイス、追加のカメラやセンサー用の高速データ接続が必要であり、通常の「デュアルリンク DisplayPort + USB3」の組み合わせではそのような機能を提供できません。当時。それで、あなたは何をしますか
VirtualLink チームによれば、これは簡単です。2 つの USB2 冗長ペアを USB-C コネクタに接続し、4 つのピンを使用して USB3 に接続できます。半年前の短い記事で紹介した USB2 から USB3 への変換チップを覚えていますか?はい、当初のターゲットは VirtualLink でした。もちろん、このセットアップには、より高価なカスタム ケーブルと 2 つの追加のシールド ペアが必要で、PC から最大 27 W の電力、つまり 9 V 出力が必要ですが、これは USB-C 壁の充電器やモバイル デバイスではほとんど見られません。力。 USB2 と USB3 の違いにイライラする人もいますが、VR では VirtualLink が非常に便利そうです。
一部の GPU には VirtualLink サポートが付属していますが、長期的にはそれだけでは十分ではありません。また、USB-C ポートが不足していることが多いことで有名なラップトップも同様ではありません。これにより、契約の主要なプレーヤーである Valve は、Valve Index への VirtualLink 統合の追加を撤回し、そこからすべてが下り坂になりました。残念ながら、VirtualLink は普及しませんでした。これは興味深い代替手段となるでしょう。VR ユーザーにとっては 1 本のケーブルが最適です。また、USB-C でより高い電圧を必要とする場合、PD 機能を使用すると 5V 以上の電圧が得られます。ポート – 最近では、ラップトップも PC もこれらの機能を提供していません。はい、注意してください。デスクトップまたはラップトップに USB-C ポートがある場合、確かに 5V が得られますが、それ以上の電圧は得られません。
ただし、明るい面も見てみましょう。 USB-C ポートを備えたこれらの GPU のいずれかをお持ちの場合は、USB3 と DisplayPort の両方をサポートします。
USB-C の優れた点は、ベンダーやハッカーが希望に応じて独自の代替モードを確実に定義できることです。アダプターは半独自のものになりますが、本質的には充電とデータ転送用の USB-C ポートであることに変わりはありません。イーサネット代替モードまたはデュアル ポート SATA が必要ですか?やってください。ドックと充電コネクタはそれぞれ異なり、めったに見つからない場合でもそれぞれ 10 ドル以上の費用がかかるため、デバイスの非常に目立たないコネクタを探し回らなければならない時代は終わりました。
すべての USB-C ポートがこれらの機能をすべて実装する必要があるわけではなく、多くの USB-C ポートは実装されていません。しかし、多くの人がそうしており、時間が経つにつれて、通常の USB-C ポートから利用できる機能がますます増えています。この統一と標準化は長期的には効果があり、時々逸脱は発生しますが、メーカーはより賢く対処する方法を学ぶでしょう。
しかし、私がいつも疑問に思っていたのは、なぜプラグの回転を+と-の線を反対側に配置することで処理されないのかということです。したがって、プラグが「間違った」方法で接続されている場合、+ は – に接続され、- は + に接続されます。受信機で信号をデコードした後は、ビットを反転して正しいデータを取得するだけです。
基本的に、問題は信号の完全性とクロストークです。たとえば、8 ピン コネクタを想像してください。4 個が 2 列あり、片側に 1/2/3/4、もう一方に 5/6/7/8 があり、1 と 5 が反対になっています。 +/- 受信/ブロードキャスト。 Tx+ をピン 1 に、Tx- をピン 8 に、Rx+ をピン 4 に、Rx- をピン 5 に配置してみてください。明らかに、挿入し直すと +/- が入れ替わるだけです。
しかし、電気信号は実際には信号ピンを通って伝わるのではなく、信号と電界の戻りの間を伝わります。 Tx-/Rx- は Tx+/Rx+ の「戻り」である必要があります (当然その逆も同様です)。これは、Tx 信号と Rx 信号が実際に交差することを意味します。
この問題を解決するには、信号を相補的に不平衡にすることで解決できます。つまり、各信号の隣に非常にタイトなグランド プレーンを配置することになります。しかしこの場合、差動ペアのコモンモードノイズ耐性が失われます。つまり、互いに反対側にある Tx+/Rx- からの単純なクロストークは相殺されません。
これを、マルチプレクサを介してピン 1/2 と 7/8 に Tx+/Tx- を配置し、ピン 3/4 と 5/6 に Rx+/Rx- を配置することと比較すると、Tx/Rx 信号は交差せず、すべてのクロストークが発生します。接点 Tx または Rx では、両方のペアである程度共通し、部分的に補償されます。
(明らかに、実際のコネクタには多くのアース ピンもありますが、簡潔にするために言及しなかっただけです。)
> 統合は見分けるのが難しい互換性をもたらします。IMO では USB-C がもたらすものは隠れた非互換性の世界にすぎず、仕様には何ができるか、何ができないかさえ記載されていないため、テクノロジーに精通した人にとっては理解するのが困難です。さらに代替モードが追加されると事態は悪化するばかりで、同じケーブルにも問題が発生します…
USB-C 以前の電源コネクタのほとんどはバレル コネクタで、USB-C よりもはるかに安価でした。ほとんどのブランドのドッキング ステーションには、迷惑な奇妙なコネクタが付いている場合がありますが、多くの場合、PCI-E やその他のバスに直接アクセスでき、通常はかなりの量のレーンがあり、少なくとも相対的には USB-C よりも高速です。 … USB-C は、USB-2 だけを必要とするハッカーにとって悪夢ではありませんでした。単に高価なコネクタであり、Dock コネクタは理想的ではありませんでしたが、本当に複雑なコネクタが必要な場合には最適でした。高速機能に関しては、USB-C はパフォーマンスを別のレベルに引き上げます。
確かに、私もそんな印象でした。この規格ではすべてが許可されていますが、2 つの USB-C デバイスの連携を困難にするようなものは誰も実装しません。私もそれを経験しました。私は長年、USB-A 電源アダプターと USB-A - USB-C ケーブルを介してタブレットに電力を供給してきました。これにより、タブレットや電話用のアダプターを持ち運ぶことができます。新しいラップトップを購入しましたが、古いアダプターでは充電できません。前の投稿を読んだ後、おそらく USB-A アダプターでは提供できない高い電圧のいずれかが必要であることに気付きました。しかし、この非常に複雑なインターフェースの詳細を知らなければ、なぜ古いケーブルが機能しないのか全く分かりません。
1 つのプロバイダーでもこれを行うことはできません。オフィスにあるものはすべてデルから入手しました。デルのラップトップ、デルのドッキング ステーション (USB3)、およびデルのモニター。
どのドックを使用しても、「ディスプレイ接続制限」エラーや「充電制限」エラーが発生し、2 つの画面のうち 1 つだけが機能するか、ドックにまったく接続されません。めちゃくちゃだ。
ファームウェアの更新はマザーボード、ドッキング ステーションで実行する必要があり、ドライバーも更新する必要があります。それはついにこのいまいましいことを機能させました。 USB-C は常に頭の痛い問題です。
デル以外のドッキング ステーションを使用していますが、すべてがスムーズに進みました。 =D まともな USB-C ドックを作るのは、それほど難しいことではないようです。通常、Thunderbolt の奇妙な問題に遭遇するまではかなりうまく機能しますが、それでも「接続、取り外し、動作」の領域では問題が発生します。嘘はつきません。この時点で、これらのドッキング ステーションを備えた Dell ラップトップのマザーボードの回路図を見たいと思っていました。
アリアは正しい。 Amazon で安価な USB-C 電源スプリッターを購入したところ、すべての問題が解決しました。キーボード、ウェブカメラ、USB ドングルを接続し、モニターをラップトップの USB-C、HDMI、または DP ポートに接続すれば、すぐに使用できます。 IT 担当者から、Dell のドックにはお金の価値がないと言われて、どうすればよいかを教えてもらいました。
いいえ、これらは単なるデルの愚か者です。どうやら、同じコネクタを使用する場合、製品と USB-C の互換性を持たないようにしたようです。
はい、私に言わせれば、タブレットのようなデバイスは、「なぜ完全に充電されていないのか」についてより具体的にする必要があります。 「少なくとも 9V @ 3A USB-C 充電器が必要です」というポップアップ メッセージは、このような人々の問題を解決し、タブレット メーカーが期待していることを正確に実行します。しかし、デバイスの発売後に、それらのいずれかが 1 回でもファームウェアのアップデートをリリースするとは信じられません。
安いだけでなく、強度も高くなります。さまざまなデバイスで USB コネクタが壊れているのを何個見たことがありますか?私はよくこれを行いますが、通常、そのようなデバイスは修理することが経済的に不可能であるため、廃棄されます...
USB コネクタは、マイクロ USB をはじめとして非常に脆弱で、通常は適切な位置に合わせていない人が頻繁に抜き差ししたり、力を入れすぎたり、左右に動かしたりするため、コネクタがひどい状態になってしまいます。データの場合はこれは許容できるかもしれませんが、USB-C が現在、スマートウォッチからラップトップ全体、およびデータをまったく使用しないあらゆる種類の電子ガジェットに至るまで、あらゆるものへの電力供給にも使用されていることを考えると、コネクタの破損はますます一般的になるでしょう。 。それは私たちをますます心配させますが、それには正当な理由がありません。
そうです。壊れたバレル コネクタは 1 つしか見たことがありませんが、直すのはかなり簡単です (Dell BS バージョンを除けば、通信できる独自の充電器でのみ動作します。これは非常に脆弱で、たとえ壊れたとしても損傷する可能性があります)自転車に乗ることはありません。) 経験豊富な修理工であっても、USB-C コネクタは PITA になり、PCB 面積が増え、はんだピンが小さくなります…
バレル コネクタの定格は通常、通常の USB-C コネクタの半分 (またはそれ以下) です。これは、センターピンが挿入するたびにたわみ、USBの場合はレバーアームが短くなるためです。使用により損傷したバレルジャックをたくさん見てきました。
USB-C の信頼性が低いと思われる理由の 1 つは、安価なコネクタまたはケーブルです。射出成形などで「スタイリッシュ」または「クール」に見える製品を見つけた場合、それはおそらくクソです。仕様と図面を備えた大手ケーブル メーカーからのみ入手可能です。
もう 1 つの理由は、樽型コネクタではなく USB-C を使用していることです。電話は毎日、場合によっては数回接続と切断を繰り返します。
投稿日時: 2023 年 6 月 24 日