مقدمه‌ای بر کانکتورهای Type-C
یو‌اس‌بی نوع Cبه لطف مزایای کانکتور خود، به عنوان یک بازیگر غالب در بازار ظهور کرده و اکنون در آستانه رسیدن به اوج است. کاربرد آن در زمینه‌های مختلف غیرقابل توقف است. مک‌بوک اپل باعث شده است که مردم راحتی رابط USB Type-C را تشخیص دهند و همچنین روند توسعه دستگاه‌های آینده را آشکار کند. در روزهای آینده، دستگاه‌های USB Type-C بیشتر و بیشتری عرضه خواهند شد. بدون شک، رابط USB Type-C به تدریج گسترده خواهد شد و در چند سال آینده بر بازار تسلط خواهد یافت. علاوه بر این، در دستگاه‌های تلفن همراه مانند تلفن‌ها و تبلت‌ها، دارای چندین ویژگی است که امکان شارژ سریع‌تر، سرعت انتقال داده بالاتر و پشتیبانی از خروجی صفحه نمایش را فراهم می‌کند. این رابط به عنوان یک رابط خروجی برای دستگاه‌های تلفن همراه مناسب‌تر است. از همه مهمتر، نیاز شدیدی به یک رابط جهانی برای افزایش اتصال بین دستگاه‌های مختلف وجود دارد. این ویژگی‌ها ممکن است رابط Type-C را واقعاً به رابط یکپارچه آینده تبدیل کند، نه فقط در زمینه‌های کاربردی که می‌بینید!
اگر کانکتور USB Type-C مطابق با استانداردهای صنعتی انجمن USB طراحی شود، مطمئناً شیک، نازک و جمع و جور خواهد بود و برای دستگاه‌های تلفن همراه مناسب است. در عین حال، باید الزامات استحکام بالای این انجمن را برآورده کند و برای کاربردهای صنعتی مختلف مناسب باشد. کانکتور USB Type-C یک رابط دوشاخه برگشت‌پذیر ارائه می‌دهد؛ سوکت را می‌توان از هر جهتی وارد کرد و اتصال آسان و قابل اعتمادی را فراهم کرد. این کانکتور همچنین باید از چندین پروتکل مختلف پشتیبانی کند و می‌تواند از طریق آداپتورها با HDMI، VGA، DisplayPort و سایر انواع اتصال از یک پورت USB نوع C سازگار باشد. برای رسیدگی به عملکرد در تداخل الکترومغناطیسی (EMI) و سایر محیط‌های خشن، ملاحظات طراحی بیشتری مورد نیاز است. توصیه می‌شود تولیدکنندگان، تأمین‌کنندگان کانکتور دارای گواهینامه TID را انتخاب کنند تا از بروز مشکلات در کاربردهای ترمینال جلوگیری شود!
یو‌اس‌بی نوع C 3.1رابط کاربری شش مزیت عمده دارد:
۱) عملکرد کامل: از داده، صدا، تصویر و شارژ به طور همزمان پشتیبانی می‌کند و پایه و اساس داده‌های پرسرعت، صدای دیجیتال، تصویر با کیفیت بالا، شارژ سریع و اشتراک‌گذاری چند دستگاه را بنا می‌نهد. یک کابل می‌تواند جایگزین چندین کابل مورد استفاده قبلی شود.
۲) جایگذاری دوطرفه: مشابه رابط کاربری اپل لایتنینگ، قسمت جلو و عقب پورت یکسان است و از جایگذاری دوطرفه پشتیبانی می‌کند.
۳) انتقال دو طرفه: داده و برق می‌توانند در هر دو جهت منتقل شوند.
۴) سازگاری با نسخه‌های قبلی: از طریق آداپتورها، می‌تواند با رابط‌های USB نوع A، Micro-B و سایر رابط‌ها سازگار باشد.
۵) اندازه کوچک: اندازه رابط ۸.۳ میلی‌متر در ۲.۵ میلی‌متر است، تقریباً یک سوم اندازه رابط USB-A.
6) سرعت بالا: سازگار بایو‌اس‌بی ۳.۱پروتکل، می‌تواند از انتقال داده تا 10 گیگابیت بر ثانیه پشتیبانی کند، مانندیو اس بی سی با سرعت 10 گیگابیت بر ثانیهویو‌اس‌بی ۳.۱ نسل دوماستانداردها، دستیابی به انتقال فوق سریع.
دستورالعمل‌های ارتباط USB PD
USB - تحویل توان (USB PD) یک مشخصه پروتکل است که امکان انتقال همزمان تا 100 وات برق و داده را از طریق یک کابل واحد فراهم می‌کند. USB Type-C یک مشخصه کاملاً جدید برای کانکتور USB است که می‌تواند از مجموعه‌ای از استانداردهای جدید مانند USB 3.1 (نسل 1 و نسل 2)، پورت نمایش و USB PD پشتیبانی کند. حداکثر ولتاژ و جریان پیش‌فرض پشتیبانی شده برای یک پورت USB Type-C، 5 ولت 3 آمپر است. اگر USB PD در یک پورت USB Type-C پیاده‌سازی شود، می‌تواند از توان 240 واتی تعریف شده در مشخصات USB PD پشتیبانی کند، بنابراین داشتن یک پورت USB Type-C به معنای پشتیبانی از USB PD نیست. USB PD به نظر می‌رسد فقط یک پروتکل برای انتقال و مدیریت توان باشد، اما در واقع می‌تواند نقش پورت را تغییر دهد، با کابل‌های فعال ارتباط برقرار کند، به DFP اجازه دهد تا به دستگاه منبع تغذیه تبدیل شود و بسیاری از عملکردهای پیشرفته دیگر را انجام دهد. بنابراین، دستگاه‌هایی که از PD پشتیبانی می‌کنند باید از تراشه‌های منطق CC (تراشه‌های E-Mark) استفاده کنند، به عنوان مثال، با استفاده ازکابل USB-C با توان 5 آمپر و توان 100 واتمی‌تواند به منبع تغذیه کارآمد دست یابد.
تشخیص و استفاده از جریان VBUS در USB نوع C
USB Type-C عملکردهای تشخیص و استفاده از جریان را اضافه کرده است. سه حالت جریان جدید معرفی شده است: حالت پیش‌فرض توان USB (500mA/900mA)، 1.5A و 3.0A. این سه حالت جریان از طریق پین‌های CC منتقل و شناسایی می‌شوند. برای DFPهایی که نیاز به قابلیت خروجی جریان پخش دارند، مقادیر مختلفی از مقاومت‌های بالاکش CC، Rp، برای دستیابی به این هدف مورد نیاز است. برای UFPها، مقدار ولتاژ روی پین CC باید شناسایی شود تا قابلیت خروجی جریان DFP دیگر به دست آید.
مدیریت و تشخیص DFP به UFP و VBUS
DFP یک پورت USB نوع C است که روی میزبان یا هاب قرار دارد و به دستگاه متصل است. UFP یک پورت USB نوع C است که روی دستگاه یا هاب قرار دارد و به DFP میزبان یا هاب متصل است. DRP یک پورت USB نوع C است که می‌تواند به عنوان DFP یا UFP عمل کند. DRP در حالت آماده به کار هر 50 میلی‌ثانیه بین DFP و UFP سوئیچ می‌کند. هنگام تغییر به DFP، باید یک مقاومت Rp وجود داشته باشد که به VBUS یا یک خروجی منبع جریان روی پین CC متصل شود. هنگام تغییر به UFP، باید یک مقاومت Rd وجود داشته باشد که به GND روی پین CC متصل شود. این عمل سوئیچینگ باید توسط تراشه منطق CC تکمیل شود.
VBUS فقط زمانی می‌تواند خروجی داشته باشد که DFP ورود UFP را تشخیص دهد. پس از برداشتن UFP، VBUS باید خاموش شود. این عملیات باید توسط تراشه CC Logic تکمیل شود.
توجه: DRP ذکر شده در بالا با USB-PD DRP متفاوت است. USB-PD DRP به پورت‌های برقی اشاره دارد که به عنوان منبع تغذیه (ارائه دهنده) و سینک (مصرف کننده) عمل می‌کنند، به عنوان مثال، پورت USB Type-C در لپ‌تاپ از USB-PD DRP پشتیبانی می‌کند که می‌تواند به عنوان منبع تغذیه (هنگام اتصال درایو USB یا تلفن همراه) یا سینک (هنگام اتصال مانیتور یا آداپتور برق) عمل کند.
مفهوم DRP، مفهوم DFP، مفهوم UFP
انتقال داده عمدتاً از دو مجموعه سیگنال تفاضلی، TX/RX، تشکیل شده است. CC1 و CC2 دو پین کلیدی با عملکردهای فراوان هستند:
تشخیص اتصالات، تمایز بین طرف‌های جلو و عقب، تمایز بین DFP و UFP، که پیکربندی master-slave برای Vbus است، دو نوع USB Type-C و USB Power Delivery وجود دارد.
پیکربندی Vconn. وقتی یک تراشه در کابل وجود دارد، یک CC سیگنال را ارسال می‌کند و CC دیگر به منبع تغذیه Vconn تبدیل می‌شود. پیکربندی حالت‌های دیگر، مانند اتصال لوازم جانبی صوتی، DP، PCIE، برای هر کدام چهار خط برق و زمین وجود دارد، DRP (پورت دوگانه): پورت دوگانه، DRP می‌تواند به عنوان DFP (میزبان)، UFP (دستگاه) استفاده شود یا به صورت پویا بین DFP و UFP تغییر کند. یک دستگاه DRP معمولی یک کامپیوتر است (کامپیوتر می‌تواند به عنوان یک میزبان USB یا دستگاهی که باید شارژ شود (مک‌بوک ایر جدید اپل) عمل کند)، یک تلفن همراه با عملکرد OTG (تلفن همراه می‌تواند به عنوان دستگاهی که باید شارژ شود و داده بخواند یا به عنوان میزبان برای تأمین برق یا خواندن داده از درایو USB عمل کند)، یک پاوربانک (تخلیه و شارژ می‌تواند از طریق یک USB Type-C انجام شود، یعنی این پورت می‌تواند تخلیه و شارژ شود).
روش پیاده‌سازی معمول میزبان-کلاینت (DFP-UFP) برای USB نوع C
مفهوم CCpin
CC (کانال پیکربندی): کانال پیکربندی، این یک کانال کلیدی جدید اضافه شده در USB Type-C است. وظایف آن شامل تشخیص اتصالات USB، تشخیص جهت صحیح اتصال، ایجاد و مدیریت اتصال بین دستگاه‌های USB و VBUS و غیره است.
یک مقاومت پول‌آپ بالایی Rp روی پین CC مربوط به DFP و یک مقاومت پول‌داون پایینی Rd روی UFP وجود دارد. وقتی متصل نباشد، VBUS مربوط به DFP خروجی ندارد. پس از اتصال، پین CC متصل می‌شود و پین CC مربوط به DFP، مقاومت پول‌داون Rd مربوط به UFP را تشخیص می‌دهد که نشان می‌دهد اتصال برقرار شده است. سپس، DFP سوئیچ تغذیه Vbus را باز می‌کند و تغذیه را به UFP منتقل می‌کند. کدام پین CC (CC1، CC2) مقاومت پول‌داون را تشخیص می‌دهد، جهت ورود رابط را تعیین می‌کند و همچنین RX/TX را تغییر می‌دهد. مقاومت Rd = 5.1k و مقاومت Rp یک مقدار نامشخص است. طبق نمودار قبلی، می‌توان مشاهده کرد که چندین حالت تغذیه برای USB Type-C وجود دارد. چگونه آنها را تشخیص دهیم؟ این بر اساس مقدار Rp است. ولتاژ تشخیص داده شده توسط پین CC زمانی که مقدار Rp متفاوت باشد، متفاوت است و سپس انتهای DFP را کنترل کنید تا کدام حالت تغذیه را اجرا کند. لازم به ذکر است که دو پین CC که در شکل بالا رسم شده‌اند، در واقع تنها یک خط CC در کابل بدون تراشه هستند.
زمان ارسال: نوامبر-03-2025
