Einführung einer neuen Ära der kabelgebundenen Konnektivität für die Verbraucher

Nikon History - Teil 7 - F801 - F90 - Subtitles (Januar 2019).

Anonim

Basierend auf einer massiven Spezifikation, bringen USB 3.1 und der Typ-C-Anschluss eine echte universelle Konnektivität zur Unterhaltungselektronik

Die Dokumentation für das neueste Connectivity-Schema der Verbraucher, USB 3.1, ist zweifellos die Spezifikation, die tausend Artikel - und vielleicht so viele oder mehr Produkte - auf den Markt brachte! In den letzten Jahren scheint mehr über die neue Spezifikation geschrieben zu sein als über jedes andere Verbindungssystem, und dies zu Recht. Zu Beginn gibt es die Spezifikation selbst: Die grundlegende Spezifikation des Universal Serial Bus 3.1, die im Juli 2013 veröffentlicht wurde, ist 631 Seiten lang; Die im März 2016 veröffentlichte Spezifikation für den Universal Serial Bus Power Delivery ist 551 Seiten lang; Die im März 2016 veröffentlichte Spezifikation des Universal Serial Bus Typ-C-Kabels und Steckverbinders ist 248 Seiten lang; und das ist noch lange nicht zu Ende. Es wurde geschätzt, dass die Dokumentation, aus der die Spezifikation besteht, alles in allem über 2.000 Seiten umfasst.
Es gibt sicherlich einen Grund, warum die Spezifikation so massiv ist. Die neue Spezifikation erlaubt nicht nur höhere Datenraten (bis 10 Gbits / s) und mehr Leistung (5 A, 100 W), die neue Spezifikation setzt das "Universal" wirklich in USB, weil es die Verbindung zu so vielen mehr ermöglicht verschiedene Arten von Verbraucherelektroniksystemen über einen einzigen Anschluss. Pete Putman, Präsident von ROAM Consulting LLC, berichtete kürzlich auf HDTVexpert.com: "Apropos USB Typ-C, jeder und sein Bruder / Schwester an der CES hatte Typ-C-Hubs, Adapter und sogar Extender für die Inspektion. Wenn ein Connector die konkurrierenden Display-Interface-Standards dazu zwingen wird, sich an die Reihe zu bringen, wird es dies sein. Apple, Intel, Lenovo und mehrere Hersteller von Telefonen und Tablets haben sich bereits mit Type-C durchgesetzt und es scheint die nächste "sichere Sache" zu sein, wenn wir uns einer universellen Daten- / Video- / Audio- / Stromschnittstelle zuwenden. Ich kam sogar mit einem Kreditkartendruck-Kit mit einem reversiblen USB 2.0 / 3.0 Typ-C-Stecker nach Hause! "

DisplayPort- und MHL-Unterstützung

Der vom neuen Standard definierte Typ-C-Anschluss kann nicht nur Geräte unterstützen, die die bisherigen USB 2.0-Protokolle verwenden, sondern auch die digitalen Videoschnittstellen DisplayPort und MHL. DisplayPort wurde von der Video Electronics Standards Association (www.vesa.org) erstellt. Geräte, die den DisplayPort Alt-Modus an einem USB-Typ-C-Anschluss unterstützen, können mit einem vorhandenen DisplayPort-Gerät über ein USB-Typ-C-zu-DisplayPort-Konverterkabel verbunden werden. Videoquellengeräte, die den DisplayPort Alt-Modus an einem USB-Typ-C-Anschluss unterstützen, können auch einen geeigneten Adapter verwenden, um ein HDMI-, DVI- oder VGA-Display zu steuern.
Laut Bill Lempesis, Executive Director von VESA, bietet "DisplayPort's Alternate Mode USB-C-Erweiterung, die wir im September 2014 vorgestellt haben, volle DisplayPort-Audio / Video-Performance (4K und höhere Auflösung), SuperSpeed ​​USB-Daten und bis zu 100 Watt der Macht - alles über ein einziges Kabel. Hersteller von Unterhaltungselektronik machen gerade erst Gebrauch von USB-C auf ihren Produkten, was die Einführung von DisplayPort als A / V-Standard der Wahl weiter vorantreibt, um 4K und höhere Auflösung von PCs bis hin zu mobilen Geräten zu erreichen. "
Das 12-Zoll-Macbook von Apple war das erste Notebook mit einem USB-Typ-C-Anschluss als Videoanschluss, der den DisplayPort Alt-Modus sowie den Stromanschluss verwendete. Andere derzeit verfügbare Produkte, die USB-C-Konnektivität mit DisplayPort Alt-Modus für A / V-Transport verwenden, sind Google Chromebook Pixel, Microsoft Lumia 950 und 950XL, Lenovo Yoga 900 und die auf der CES vorgestellte Samsung Ultralight Notebook-9-Serie.
Um Videoanzeigen zu unterstützen, die HDMI verwenden, bietet die Spezifikation den MHL Alt-Modus. MHL Alt Mode basiert auf dem Standard Mobile High-Definition Link, der vom MHL Consortium (www.mhltech.org) entwickelt wurde, um mobile Geräte mit HDMI-Ports zu verbinden. Auf der diesjährigen CES zeigte das MHL Consortium seine SuperMHL-Schnittstelle, die Video mit einem LG 98-in verbindet. 8K LCD-Display mit Unterstützung für den MHL Alt-Modus von USB 3.1.

Rüsten

Die komplexen Regeln für den Betrieb eines solch weitreichenden Verbindungsschemas sind ein Grund, warum die Spezifikation selbst so groß ist. Es beschreibt alle logischen und elektrischen Anforderungen, wie die Signalisierung zwischen Geräten funktionieren muss, damit ein Gerät die Spezifikation erfüllt. Offensichtlich muss diese Verbindung mit so wenig Benutzerbeteiligung wie möglich stattfinden, damit USB 3.1 erfolgreich ist.
Zu diesem Zweck haben eine Reihe von Halbleiterherstellern spezialisierte ICs geschaffen. Zum Beispiel stellte Cypress Semiconductor Anfang 2015 seinen EZ-PD CCG2 Typ-C Kabelcontroller-IC (CYPD2103) vor, um eine vollständige Schnittstelle und eine Steuerschnittstelle für die Stromversorgung von USB 3.1 zu bieten
(//www.electronicproducts.com/Digital_ICs/Communications_Interface/Controller_chip_handles_USB_3_1_Type_C_interface.aspx). Lattice, Pericom, Texas Instruments, Analogix und NXP folgten mit unterschiedlichen Fähigkeiten, einige mit Power Delivery und einige ohne. Im September 2016 stellte Microchip seinen UTC2000-IC vor, mit dem Designer den Typ-C-Formfaktor einfach und schnell mit kostengünstiger passiver Verkabelung implementieren können. Wie bereits erwähnt, wurde die neueste Version der Power Delivery-Spezifikation erst im März 2016 veröffentlicht, als die Mittel, mit denen Geräte für höhere oder niedrigere Spannungen oder Ströme verhandeln konnten, endgültig festgelegt wurden. Heute bietet TI eine Reihe von Referenzdesigns an, die die neuesten Modelle unterstützen. Zum Beispiel gibt es die USB-Typ-C-HDD mit USB-Power-Delivery-Referenzdesign (//www.electronicproducts.com/Computer_Peripherals/Communication_Peripherals/USB_Type_C_HDD_with_USB_power_delivery_reference_design.aspx), die einen SuperSpeed ​​USB 3.1 Mux und andere Komponenten zur Verfügung stellt, um die benötigten Subsysteme zu demonstrieren Implementieren Sie ein externes Festplattenlaufwerk Typ C, das einen Typ-C-Host mit Strom versorgen kann, sei es ein Laptop, ein Tablet, ein Telefon oder etwas anderes.
Ein weiteres Schlüsselelement, um den Standard erfolgreich zu machen, ist die Fähigkeit, die Funktionalität der an den Markt gelieferten Kabel sicherzustellen. Zu diesem Zweck bereiten sich Testlabors auf eine gründliche Prüfung der Spezifikation vor. Zum Beispiel im Februar 2016 der Display-Hersteller LG und das Testhaus Granite River Labs
(www.graniteriverlabs.com) gab bekannt, dass GRL den ersten DisplayPort über USB-C-Display zertifiziert hat. Zur gleichen Zeit gab Keysight Technologies, Inc. bekannt, dass GRL in Shin Yokohama, Japan, die elektronische Testlösung von Keysight für USB-Logo-Zertifizierungstests und High-Speed-Schnittstellen-Engineering-Services einsetzt.

Typ-C-Essentials

Eines der ersten Dinge, die über das Type-C-Steckersystem zu beachten sind, ist, dass es wie der Lightning-Anschluss von Apple nichts ahnt, wie man den Stecker in den Sockel steckt: richtig herum oder umgekehrt. Das liegt daran, dass die Pins des Steckverbinders spiegelverkehrt sind ( Abb. 1 ). Wie die Spezifikation des Universal Serial Bus Typ-C Kabels und Steckverbinders, Revision 1. 2, veröffentlicht am 25. März 2016, feststellt, "sind nicht alle gezeigten Signale auf allen Plattformen oder Geräten erforderlich." Das heißt, ein Kabel kann eine Typ- C-Anschluss an einem Ende und immer noch mit einem USB 2.0-Anschluss und das System kann innerhalb der Grenzen des USB 2.0-Gerätes funktionieren.

Abb. 1: Die Belegung der Steckerstifte für USB 3.1 Typ-C zeigt, wie die Zuordnung der oberen und unteren Funktion der Stecker zueinander umgekehrt ist. Daher ist die Ausrichtung des Steckers beim Einstecken in einen Sockel nicht kritisch. Die obere Abbildung zeigt die Buchse, während die Unterseite für einen voll ausgestatteten Stecker steht, der für ein Zubehörteil verwendet wird, das von V CONN versorgt wird, um im alternativen Modus zu arbeiten. Die Pin-Färbung steht hier nicht im Zusammenhang mit den Kabelfarben von Abb. 2. (Basierend auf den Abbildungen 2-1 und 2-2 der Spezifikation des Universal Serial Bus Typ-C Kabel und Steckverbinder, Revision 1. 2 , 25. März 2016)

Wie gezeigt, unterstützt der Anschluss sowohl USB 2.0 (D + und D-) und USB 3.1 (TX und RX-Paare) Datenbusse, USB-Strom (VBUS) und Masse (GND), Konfigurationskanal-Signale (CC1 und CC2) und zwei Sideband Usage (SBU) Signalpins. Wie die Spezifikation sagt, "Mehrere Sätze von USB-Datenbus-Signalpositionen in diesem Layout erleichtern die funktionale Zuordnung der USB-Signale unabhängig von der Steckerausrichtung in der Buchse." Die Spezifikation beschreibt auch die Kabelanforderungen für die Typ-C-Verbindung ( Abb 2 ); Nicht alle Leitungen würden für die Verbindung mit beispielsweise einem USB 2.0-Gerät benötigt.

Abb. 2: Hier ist ein Beispiel für einen voll ausgestatteten Typ-C-Kabelquerschnitt mit Mikro-Koaxialkabel für USB-SuperSpeed. Es gibt vier Gruppen von Drähten: USB D + / D- (normalerweise nicht abgeschirmte verdrillte Paare), USB-SuperSpeed-Signalpaare (Koaxialkabel, zweiachsige oder abgeschirmte verdrillte Doppelleitungen), Seitenbandsignaldrähte sowie Strom- und Masseleitungen. In diesem Beispiel wird die optionale V- CONN- Leitung angezeigt. (Basierend auf Abbildung 3-19 der Spezifikation für Universal Serial Bus Typ-C-Kabel und Steckverbinder, Revision 1. 2 , 25. März 2016)

Eine Reihe von Unternehmen liefert jetzt Steckverbinder zur Unterstützung von Typ-C. Einige aktuelle Beispiele ( Abb. 3 ) sind die USB-C-Buchse (Kat. Nr. 953) und der Stecker (Kat. Nr. 954) von Keystone (//www.electronicproducts.com/Interconnections/Connectors/Plugs_sockets_support_USB_3_1_Type_C.aspx), die vertikal montierten KUSBVX-SMT-CS-B30TRC und KUSBVX-SMT-CS-W30TRC von Kycon (//www.electronicproducts.com/Packaging_and_Hardware/Enclosures_Cabinets_and_Chassis/USB_3_1_Type_C_connectors_mount_vertically.aspx), und die Serie 898 SuperSpeed ​​Universal Serial Bus 3.1, Geben Sie C von Mill-Max ein (//www.electronicproducts.com/Interconnections/Connectors/USB_3_1_Type_C_receptacle_offers_2X_faster_transfer.aspx). Es ist zu beachten, dass bei Typ-C die Stifte im Steckverbinder eingelassen sind, um zusätzlichen Schutz zu bieten.

Abb. 3: Die vor kurzem vorgestellten Typ-C-Steckverbinder werden von (von links nach rechts) Kycon, Keystone und Mill-Max hergestellt.

Von Richard Comerford, Sr. Tech. Herausgeber, elektronische Produkte