USB Type-C

Классический USB различал стороны соединения формой: у компьютера был Type-A, у периферии Type-B или его уменьшенный вариант. Когда USB появился в мобильной технике, к полноразмерным разъёмам добавились Mini и Micro. Они уменьшали размеры устройства, но сохраняли ориентацию штекера и отдельные формы для разных задач. Дополнительные контакты USB 3.x расширили этот набор ещё сильнее.

USB Type-C, впервые опубликованный в 2014 году, создавался для более тонких устройств и расширяющегося применения USB. Компактный порт должен был подходить телефону и ноутбуку, принимать обратимый штекер и оставлять место для развития интерфейса. Поэтому разработчики определили новое соединение вместе с его электрическими правилами, поведением при подключении и требованиями к кабелям.

У кабеля C–C одинаковая форма штекеров на обоих концах. Источник питания и потребитель определяются электроникой; роли данных тоже описываются отдельно. Ноутбук может управлять обменом с периферией как хост и одновременно получать питание от монитора. Такое сочетание требует соответствующих контроллеров и согласования, но конструкция больше не закрепляет каждую роль за своей формой штекера.

Высокоскоростные дифференциальные пары — по два проводника, передающих информацию разностью сигналов, — дают физический путь для USB 3.x, USB4 и совместимых альтернативных режимов. Служебные контакты позволяют распознать подключение, определить положение штекера и обмениваться сообщениями управления. Для USB 2.0 сохранена отдельная пара данных. Из этого состава можно собрать разные реализации порта: перечисленные возможности не обязаны присутствовать вместе в каждом устройстве.

Полное гнездо USB-C имеет 24 контакта в двух рядах. Контакты VBUS проводят питание, а GND обеспечивают обратный путь тока. D+ и D− относятся к USB 2.0; в гнезде они продублированы для обратимости, но это один канал USB 2.0, а не две независимые скоростные линии. Группы TX и RX служат высокоскоростной передаче и приёму.

CC1 и CC2 относятся к Configuration Channel, каналу конфигурации. По нему порт обнаруживает подключённую сторону и определяет ориентацию. При перевороте штекера меняется активный контакт CC; электроника соответственно выбирает высокоскоростные линии. Это позволяет вставлять кабель любой стороной и сохранять правильную маршрутизацию сигналов. Симметричный корпус работает вместе с переключением внутри устройства.

Служебные SBU1 и SBU2 применяются в предусмотренных режимах, например для вспомогательного канала DisplayPort. USB PD передаёт управляющие сообщения по активной линии CC, а энергию по VBUS. Контакт, используемый для VCONN, может питать электронику кабеля. У каждой группы контактов своё назначение: данные, питание или управление соединением.

Без заключения договора USB PD источник может объявлять через CC предусмотренный ток Type-C, в том числе 1,5 или 3 А при 5 В. Для перехода к повышенному напряжению используется согласование PD. В системе отдельно определяются источник и потребитель питания, сторона хоста и сторона устройства. Порт с двойной ролью поддерживает смену соответствующей роли; конкретные возможности задаёт его реализация.

В полном гнезде присутствуют контакты всех предусмотренных групп, а штекер и кабель могут использовать их по-разному. Число контактов гнезда поэтому нельзя переносить на число жил любого кабеля. Контактные позиции гнезда обеспечивают обратимость подключения, а состав проводников кабеля определяет доступные пути сигналов.

USB-C встречается в телефонах, компьютерах, накопителях и дисплеях, но выполняет там разную работу. Например, Apple указывает у iPhone 15 USB 2 до 480 Мбит/с и DisplayPort, а у iPhone 15 Pro USB 3 до 10 Гбит/с и DisplayPort. Форма у этих портов одна. Для заявленного скоростного обмена Pro нужен кабель соответствующего класса; кабель не меняет контроллер обычной модели.

В мониторе USB-C может принимать изображение и данные от компьютера, а питание передавать компьютеру. У док-станции появляются дополнительные порты и внутренние контроллеры. Изображение передаётся видеопротоколом, а питание согласуется через Power Delivery. USB-C описывает общий физический вход, через который реализованные в этих устройствах функции получают доступ к кабелю.

Поддержку USB Type-C и связанных режимов проверяют по документации модели. Название USB 10Gbps относится к данным, указанная мощность — к питанию, DisplayPort — к видео, Thunderbolt — к своей технологии. Отдельные порты одного компьютера могут поддерживать разные функции. Формы штекеров и гнёзд разобраны в разделе «Разъёмы».

У кабелей C–C различаются проводники и допустимые режимы. USB 2.0 Type-C передаёт питание и данные USB 2.0, но не поддерживает высокоскоростной тракт USB 3.2, USB4 или Alt Mode. Полнофункциональный кабель содержит дополнительные линии. Его класс скорости всё равно определяется требованиями к конкретному кабелю; наличие этих линий не делает любую длину пригодной для любого режима.

Электронная маркировка, E-marker, хранит сведения о кабеле для запроса контроллерами. Она обязательна для полнофункциональных кабелей; среди кабелей USB 2.0 условия зависят от их возможностей. Кабели для тока 5 А и все кабели расширенного диапазона питания EPR должны быть электронно маркированы. Микросхема сообщает характеристики, но сама не согласовывает питание за зарядку и устройство. Подробное устройство кабеля разобрано в разделе «Кабели».

Совместимость начинается с общего режима устройств и кабеля. Если скоростное устройство соединено кабелем USB 2.0 Type-C, высокоскоростных проводников в соединении нет: для поддерживаемого обмена остаётся USB 2.0. Питание при этом рассматривается отдельно. Кабель с высоким допустимым током способен иметь только линии USB 2.0, поэтому предел мощности не сообщает скорость файлов.

Кабели со старым Type-A или Type-B позволяют связать предусмотренные старые интерфейсы с Type-C, но переход формы сохраняет возможности старой стороны. Он не добавляет туда USB4, канал CC или видеовыход. Активный переходник для другого интерфейса содержит преобразователь и имеет собственные требования. Его совместимость нельзя вывести из механического совпадения с гнездом.

Кабель EPR рассчитан на расширенные режимы, но устройство без EPR продолжает использовать совместимые более низкие режимы. Для самого перехода к EPR источник проверяет поддержку потребителя и кабеля. Повышенное напряжение появляется после предусмотренного обмена сообщениями. Тем самым конструкция кабеля и протокол управления участвуют в одном соединении, сохраняя разные задачи.

USB-C не гарантирует определённое поколение данных. В характеристиках нужен отдельный класс скорости и, для сложных соединений, перечень поддерживаемых режимов.

Наличие гнезда не гарантирует вход питания, видеовыход или двойные роли. Производитель может реализовать порт для ограниченного набора задач.

Сертифицированный логотип описывает проверенные возможности соответствующего изделия. Он не заменяет сведения об остальных участниках соединения и не обещает общий режим, которого у них нет.

Разные редакции документа сохраняют общее семейство разъёма, но уточняют электрические требования. Кабели EPR и электронная маркировка должны соответствовать требованиям применимой спецификации; доступные режимы зависят от всего соединения.