مقدمة عن موصلات النوع C
يو إس بي من النوع سيبرزت كلاعب مهيمن في السوق بفضل مزايا موصلاتها، وهي الآن على وشك الوصول إلى القمة. تطبيقاتها في مختلف المجالات لا يمكن إيقافها. لقد جعل جهاز MacBook من Apple الناس يدركون سهولة استخدام واجهة USB Type-C، كما كشف أيضًا عن اتجاه تطوير الأجهزة المستقبلية. في الأيام القادمة، سيتم إطلاق المزيد من أجهزة USB Type-C. مما لا شك فيه أن واجهة USB Type-C ستنتشر تدريجيًا وتهيمن على السوق في السنوات القليلة القادمة. علاوة على ذلك، تتميز على الأجهزة المحمولة مثل الهواتف والأجهزة اللوحية بالعديد من الميزات التي تتيح شحنًا أسرع وسرعات نقل بيانات أعلى ودعم إخراج الشاشة. إنها أكثر ملاءمة كواجهة إخراج للأجهزة المحمولة. والأهم من ذلك، هناك حاجة ماسة إلى واجهة عالمية لتعزيز الاتصال بين الأجهزة المختلفة. قد تجعل هذه الميزات واجهة Type-C واجهة موحدة للمستقبل، ليس فقط في مجالات التطبيق التي تراها!
إذا صُمم موصل USB Type-C وفقًا لمعايير جمعية USB، فمن المؤكد أنه سيكون أنيقًا ورفيعًا وصغير الحجم، ومناسبًا للأجهزة المحمولة. وفي الوقت نفسه، يجب أن يلبي متطلبات القوة العالية للجمعية وأن يكون مناسبًا لمختلف التطبيقات الصناعية. يوفر موصل USB Type-C واجهة توصيل عكسية؛ حيث يمكن إدخال المقبس من أي اتجاه، مما يوفر اتصالًا سهلًا وموثوقًا. كما يدعم هذا الموصل بروتوكولات متعددة مختلفة، ويمكنه التوافق مع الإصدارات السابقة من منافذ HDMI وVGA وDisplayPort وأنواع التوصيل الأخرى من منفذ USB واحد من النوع C عبر المحولات. لتحسين الأداء في ظل التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) والبيئات القاسية الأخرى، يلزم مراعاة المزيد من اعتبارات التصميم. يُنصح المصنعون باختيار موردي الموصلات الحاصلين على شهادة TID لتجنب المشاكل في تطبيقات الأجهزة الطرفية!
الUSB من النوع C 3.1تتمتع الواجهة بستة مزايا رئيسية:
١) وظائف متكاملة: يدعم نقل البيانات والصوت والفيديو والشحن في آنٍ واحد، مما يُرسي أسس نقل البيانات عالي السرعة والصوت الرقمي والفيديو عالي الدقة والشحن السريع ومشاركة الأجهزة المتعددة. كابل واحد يُغني عن استخدام كابلات متعددة.
2) الإدخال العكسي: على غرار واجهة Apple Lightning، فإن الجزء الأمامي والخلفي من المنفذ متماثلان، مما يدعم الإدخال العكسي.
3) النقل ثنائي الاتجاه: يمكن نقل البيانات والطاقة في كلا الاتجاهين.
4) التوافق مع الإصدارات السابقة: من خلال المحولات، يمكن أن يكون متوافقًا مع USB Type-A، وMicro-B، والواجهات الأخرى.
5) حجم صغير: حجم الواجهة هو 8.3 مم × 2.5 مم، أي ما يقرب من ثلث حجم واجهة USB-A.
6) سرعة عالية: متوافقة معيو إس بي 3.1البروتوكول، يمكنه دعم نقل البيانات بسرعة تصل إلى 10 جيجابايت في الثانية، مثلUSB C بسرعة 10 جيجابت في الثانيةوUSB 3.1 الجيل الثانيالمعايير، وتحقيق نقل فائق السرعة.
تعليمات اتصال USB PD
USB - توصيل الطاقة (USB PD) هو بروتوكول مواصفة يُمكّن من نقل طاقة وبيانات متزامنة تصل إلى 100 واط عبر كابل واحد؛ USB Type-C هو مواصفة جديدة كليًا لموصل USB يدعم سلسلة من المعايير الجديدة مثل USB 3.1 (الجيلين الأول والثاني)، ومنفذ العرض، وUSB PD؛ الحد الأقصى الافتراضي للجهد والتيار المدعوم لمنفذ USB Type-C هو 5 فولت 3 أمبير؛ عند تطبيق USB PD في منفذ USB Type-C، يمكنه دعم طاقة 240 واط المحددة في مواصفات USB PD، وبالتالي، فإن وجود منفذ USB Type-C لا يعني أنه يدعم USB PD؛ يبدو USB PD مجرد بروتوكول لنقل وإدارة الطاقة، ولكنه في الواقع يمكنه تغيير أدوار المنافذ، والتواصل مع الكابلات النشطة، والسماح لـ DFP بأن يصبح جهاز إمداد الطاقة، بالإضافة إلى العديد من الوظائف المتقدمة الأخرى. لذلك، يجب أن تستخدم الأجهزة التي تدعم PD شرائح CC Logic (شرائح E-Mark)، على سبيل المثال، باستخدامكابل USB C بقوة 5 أمبير و100 واطيمكن تحقيق إمدادات الطاقة الفعالة.
اكتشاف تيار USB Type-C VBUS واستخدامه
أضاف منفذ USB Type-C وظائف الكشف عن التيار واستخدامه. كما أُضيفت ثلاثة أوضاع جديدة للتيار: وضع طاقة USB الافتراضي (500 مللي أمبير/900 مللي أمبير)، و1.5 أمبير، و3.0 أمبير. تُنقل هذه الأوضاع الثلاثة وتُكتشف عبر دبابيس CC. بالنسبة لوحدات DFP التي تتطلب قدرة بث تيار الإخراج، يلزم استخدام قيم مختلفة لمقاومات رفع CC Rp لتحقيق ذلك. أما بالنسبة لوحدات UFP، فيجب الكشف عن قيمة الجهد على دبوس CC للحصول على قدرة إخراج التيار لوحدة DFP الأخرى.
إدارة واكتشاف DFP-to-UFP وVBUS
DFP هو منفذ USB من النوع C موجود على المضيف أو الموزع، ومتصل بالجهاز. UFP هو منفذ USB من النوع C موجود على الجهاز أو الموزع، ومتصل بـ DFP الخاص بالمضيف أو الموزع. DRP هو منفذ USB من النوع C يعمل إما كـ DFP أو UFP. يقوم DRP بالتبديل بين DFP وUFP كل 50 مللي ثانية في وضع الاستعداد. عند التبديل إلى DFP، يجب أن يكون هناك مقاومة Rp تسحب لأعلى إلى VBUS أو خرج مصدر تيار على دبوس CC. عند التبديل إلى UFP، يجب أن يكون هناك مقاومة Rd تسحب لأسفل إلى GND على دبوس CC. يجب أن تتم عملية التبديل هذه بواسطة شريحة CC Logic.
لا يمكن إخراج VBUS إلا عندما يكتشف DFP إدخال UFP. بعد إزالة UFP، يجب إيقاف تشغيل VBUS. يجب أن تُكمل شريحة CC Logic هذه العملية.
ملاحظة: يختلف منفذ DRP المذكور أعلاه عن منفذ USB-PD. يشير منفذ USB-PD إلى منافذ الطاقة التي تعمل كمصدر للطاقة (المزود) ومستهلك للطاقة (المستهلك). على سبيل المثال، يدعم منفذ USB Type-C في أجهزة الكمبيوتر المحمولة منفذ USB-PD، والذي يعمل كمصدر للطاقة (عند توصيل محرك أقراص USB أو هاتف محمول) أو مستهلك للطاقة (عند توصيل شاشة أو محول طاقة).
مفهوم DRP، مفهوم DFP، مفهوم UFP
يتكون نقل البيانات بشكل أساسي من مجموعتين من الإشارات التفاضلية، إرسال/استقبال. CC1 وCC2 هما دبوسان رئيسيان لهما وظائف متعددة:
كشف الاتصالات، والتمييز بين الجانبين الأمامي والخلفي، والتمييز بين DFP و UFP، وهو تكوين الرئيسي والتابع لـ Vbus، هناك نوعان من USB Type-C و USB Power Delivery.
تهيئة Vconn. عند وجود شريحة في الكابل، يرسل أحد طرفي CC إشارة، ويصبح الطرف الآخر مزود الطاقة Vconn. عند تهيئة أوضاع أخرى، مثل توصيل ملحقات الصوت، DP وPCIE، يوجد أربعة خطوط طاقة وأرضية لكل منفذ DRP (منفذ ثنائي الدور): منفذ ثنائي الدور، يمكن استخدام DRP كمضيف DFP أو جهاز UFP، أو التبديل ديناميكيًا بين DFP وUFP. جهاز DRP النموذجي هو جهاز كمبيوتر (يمكن أن يعمل كمضيف USB أو جهاز للشحن (مثل جهاز MacBook Air الجديد من Apple))، أو هاتف محمول مزود بخاصية OTG (يمكن أن يعمل كجهاز للشحن وقراءة البيانات، أو كمضيف لتوفير الطاقة أو قراءة البيانات من محرك أقراص USB)، أو بنك طاقة (يمكن تفريغ الشحن والشحن عبر منفذ USB Type-C واحد، أي أن هذا المنفذ قادر على التفريغ والشحن).
طريقة تنفيذ المضيف-العميل النموذجية (DFP-UFP) لـ USB Type-C
مفهوم CCpin
قناة التكوين (CC): قناة تكوين، وهي قناة رئيسية مُضافة حديثًا إلى USB Type-C. تشمل وظائفها اكتشاف اتصالات USB، وتحديد اتجاه الإدخال الصحيح، وإنشاء وإدارة الاتصال بين أجهزة USB وVBUS، وغيرها.
يوجد مقاومة سحب علوية Rp على دبوس CC من DFP، ومقاومة سحب سفلية Rd على UFP. عند عدم الاتصال، لا يوجد خرج لـ VBUS من DFP. بعد الاتصال، يتم توصيل دبوس CC، وسيكتشف دبوس CC من DFP مقاومة السحب لأسفل Rd من UFP، مما يشير إلى إجراء الاتصال. بعد ذلك، سيفتح DFP مفتاح طاقة Vbus ويخرج الطاقة إلى UFP. يحدد دبوس CC (CC1، CC2) الذي يكتشف مقاومة السحب لأسفل اتجاه إدخال الواجهة، ويقوم أيضًا بتبديل RX/TX. المقاومة Rd = 5.1 كيلو أوم، والمقاومة Rp هي قيمة غير مؤكدة. وفقًا للرسم التخطيطي السابق، يمكن ملاحظة وجود العديد من أوضاع إمداد الطاقة لمنفذ USB Type-C. كيف نميزها؟ يعتمد ذلك على قيمة Rp. يختلف الجهد الذي يكتشفه دبوس CC عندما تكون قيمة Rp مختلفة، ثم يتحكم في طرف DFP لتنفيذ وضع إمداد الطاقة. تجدر الإشارة إلى أن دبابيس CC المرسومة في الشكل أعلاه هي في الواقع خط CC واحد فقط في الكابل بدون الشريحة.
وقت النشر: 03-11-2025
