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Oct 22, 2023

USB について

Cavi e connettori USB-C: sono un argomento controverso, ed è giusto che sia così.

USB-C ケーブルとコネクタ: これらは物議を醸すトピックであり、当然のことですが、私はパンチを加えたくありません。 また、いくつかのトリックを適用して自分の期待を調整するつもりであれば、物事があなたにとってそれほど悪いことである必要はないこともお教えします。

USB-C ケーブルがたくさんあり、それらはすべてまったく同じに見えるかもしれませんが、内部的には同じではなく、ラベルが表示されていないこともよくあることを経験したことがあるでしょう。 はい、かなりひどい状況であり、さらに悪化していると主張する人もいるかもしれません。

ここでは、USB C オス - USB C オス ケーブルについてのみ話していることを明確にしておきます。 USB-A to USB-C などのケーブルは人気がありますが、非常にシンプルです。 USB 2.0 または USB 3.0 データと最大 2 A の電流を取得し、USB-C プラグは通常「ホスト、5 ボルトを供給」として配線され、プルアップ抵抗によって定義されます。 また、「Type-C to DisplayPort」のようなケーブルは、一見ケーブルのように見えるかもしれませんが、内部に有意義な量のアクティブ回路を備えたアダプターです。

純粋に仕様に従い、以前は 6 種類の USB-C to USB-C ケーブルが存在していました。 そうすると、８つになりました。 残念ながら、純粋に仕様に従っているケーブルは 12 本ありますが、仕様外のケーブルをすべて数えるとさらに多くなります。 幸いなことに、ほとんどの場合、これらのケーブルの大部分は充電やデータ転送などの単純なタスクに適しており、非常に特殊なケーブルが必要になる状況はほとんどありません。 それでも、実際に見てみましょう。見た目よりも簡単に区別できることがわかるでしょう。

まず、電流容量には 3 A と 5 A の 2 つのバリエーションがあり、3 A はあらゆるケーブルの最低値で、5 A のサポートはオプションです。 もちろん、ご想像のとおり、特売品のケーブルは 3 A に対してもサイズが小さい可能性がありますが、ほとんどのケーブルは問題なく 3 A を通過します。 昨年、USB-C グループは EPR を導入し、最大電圧を 20 V から 48 V に引き上げ、電源ピンとデータ ピン間の絶縁を高めるためにケーブルとコネクタの変更が必要になりました。 これは、さらに 2 つのカテゴリ、SPR (最大 20 V) と EPR (最大 48 V) です。 ただし、3 A EPR ケーブルはないので、思っているほど混乱することはありません。

そして、データ転送速度には少なくとも 4 つのバリエーションがあります。 以前は、USB 2 専用と USB 3 専用の Type C ケーブル、および Thunderbolt 認定ケーブルが用意されていました。 現在、より高速な USB 3 規格が導入されており、より高スペックのケーブルが必要です。 さらに、信号をリドライバーまたは光ファイバーに送信して長距離動作を実現するアクティブ USB-C ケーブルもあります。 ケーブル配線に多少のばらつきがあり、仕様の内外に小さな変更が追加されているだけかもしれないと思ったなら、残念ながらその通りです。

これにより、「どのケーブルが手元にあるか」の 3 行 4 列のマトリックスが得られます。 3 A、5 A、または EPR 5 A の場合は 3 つ、ケーブル速度の場合は 4 つです。 2.0ピンのない充電専用ケーブルなど、あからさまに規格外のケーブルもたくさんありますが、これはUSBの仕様としては冒涜的です。 もちろん、これらを偶然または意図的に購入することもできます。 自分が持っているものをどうやって確認しますか？ 状況を 3 × 4 のケースに単純化し、例外をほとんど無視しましょう。時間が経つにつれて、バーゲン品箱のメーカーでさえ、それをまとめておく方法を学ぶので、奇妙なケーブルはますます目立たなくなります。

ケーブルのバリエーションが豊富であることの紛れもない利点は、実際に 5 ドル相当の機能が必要な場合は 5 ドルの USB-C ケーブルを購入でき、40 ドル相当の機能が必要な場合は 40 ドルのケーブルを購入できることです。 2.0 ケーブルはより細く、軽く、より柔軟です。外出先でラップトップを充電する場合は、Thunderbolt ケーブルを使用する必要はありません。 さらに、USB-C にはさまざまなケーブルを区別する機能があります。 披露させて。

電源がケーブル経由で 3 A を超える電流を供給できる場合でも、それはすぐには行われません。まず、ケーブルがそのような電流を処理できるかどうか、および接続されているデバイスがそれを受け入れることができるかどうかを確認します。

ケーブルの能力を正確にチェックするにはどうすればよいでしょうか? ケーブルの「eマーカー」を読み取ることによって。 eMarker はケーブル プラグ内のメモリ チップで、ケーブルの機能とパラメータをエンコードし、それらを送信するために CC チャネルにアクセスします。 これは、USB 3 の速度または 3A 電流以上のものに必要であり、偶数の、まあ、国コードを含む、e マーカーにエンコードできるパラメーターが無数にあります。 もっと詳しく知りたいですか? これはプログラム可能な e マーカー (VL151) のデータシートです。平均的な e マーカーから得られるたくさんの楽しい情報がリストされています。

その気になれば、オンラインで e マーカーを購入し、ケーブルの中に挿入することもできます。ここには WLCSP VL151 の在庫がありますが、現在在庫切れの同じ UDFN バージョンもあります。 残念ながら、I2C 経由で再フラッシュできるのは 3 回だけです。 5A サポートを備えた独自の USB-C ケーブルを構築したい場合は、e マーカーが半田付けされたケーブル プラグを購入することもできます。 USB-C eマーカーで Doom がすぐに登場することを願うばかりです。

したがって、eマーカーを読み取ることでケーブルの機能を確認できます。 Linux ユーザーは、この情報は /sys/ のどこかにあるはずだと思うかもしれませんが、どうやら、まだそれほどサポートされていないようです。私の 6.0.3 の Framework ラップトップでは /sys/class/typec/ が空です。 Type-C モニターが接続されている場合でも、カーネルを認識できます。それまでの間、eマーカー情報を読み取ることができる USB-C テスターがあります。 また、この一連の記事の後には、eマーカー リーダーを自分で構築する方法も紹介するかもしれません。

eMarker が存在しない場合は、USB 2.0 の速度と 3 A の電流サポートを想定できますが、必ずしもそれ以上であるとは限りません。 ケーブルの電流伝送能力とは別に、e マーカーは、ケーブルに高速ペアが含まれているかどうか、およびその種類を知ることができます。

USB-C ケーブルには、もちろん、必要な USB 2.0 ペアに加えて、高速ペアが 4 つ含まれているか、高速ペアが含まれていることになっています。 法的な例外があります。USB-A - USB-C、USB 3 対応ケーブルをお持ちの場合、2 ペアのみ含まれます。 また、有線 (キャプティブ) ケーブルを備えた USB-C - HDMI アダプターも 2 ペアしかない可能性があります。 さらに、実際には、USB - M.2 NVMe エンクロージャに付属のケーブルには 2 ペアしか含まれていません。 USB 3.0 では動作しますが、DisplayPort などでは動作しません。いずれにせよ、その長さは十分ではありません。

自分で確認してみませんか？ ありがたいことに、ケーブルを切断する必要はありません。 USB-C テスターに​​ついてはこれまでたくさん取り上げてきましたが、ここでは最近のものだけを紹介します。 これはオープンソースであり、自分で簡単に組み立てることができます。 それ以外の場合、Tindie と Aliexpress には既製のものが大量にあります。 これにより、20 Gbps ケーブルと 40 Gbps ケーブルの違いは表示されませんが、2.0 対応ケーブルと 3.0 対応ケーブルを区別することができます。

生体内でケーブルをテストすることもできます。 100 W の充電器と 100 W のラップトップを使用している場合は、安価な USB-C パワー メーターにそれらを接続し、消費電力が 3 A を超えるかどうかを確認するだけで、ケーブルが 100 W に対応しているかどうかを簡単にチェックできます。 同じことが、たくさんのケーブルを持っていて、USB3 以降に対応しているかどうかを知りたい場合にも当てはまります。また、たとえば、USB3 対応の Type-C メス ポートを備えた M.2 NVMe エンクロージャも持っているとします。

それを踏まえて、ここで簡単なテストを行います。エンクロージャを USB-C 搭載ラップトップにケーブルで接続し、lsusb -t を実行すると、接続速度 (USB2 ケーブルの場合は 480、USB3 対応ケーブルの場合は 5000/10000) が表示されます。 ）。 おまけに、USB3 ケーブルのいずれかが可逆性テストに不合格かどうかも確認できます。どうやら、それはまだ問題があるようです。

もちろん、メーカーはケーブルを構築するときに、ケーブルの機能と正確な内部構造を知っています。 ラベルがあるはずですが、ケーブルにはほとんどラベルがありません。 パッケージにラベルが貼ってある場合もあるので、まだ捨てていない場合は、そこに何が書かれているかメモするか、ストアの商品情報をもう一度確認してください。 たとえば、マークのないケーブルがあり、それがどのような種類のケーブルであるかを判断したところだとします。 職業はなんですか？

さて、あなたはマニキュアのボトルを取り出し、[@_saljam] の提案に従ってください。 これは、USB-C ケーブルの機能を理解した後に、USB-C ケーブルをマークするための配色です。 1本のストライプは3Aを意味し、2本のストライプは5Aを意味します。 オレンジは USB 2.0、青は USB 3 20 Gbps (Gen 1)、緑は USB3 40 Gbps (Gen 2)、黄色は Thunderbolt です。 このスキームを使用すると、Thunderbolt 5A 対応ケーブルが蜂のように見えるのが特に気に入っています。 また、[_saljam] は、このスキームは色覚異常にもかなり優しいと言っています。

そうは言っても、USB-C は問題を解決し始めました。 彼らは新しいラベル付けスキームを導入しましたが、多くの人が笑いました。 ただし、この新しいロゴのスキームは非常にシンプルで理にかなっています。 ケーブルが 40 Gbps をサポートしている場合、ケーブルには 40 Gbps のロゴが付いています。 ケーブルが 240 W をサポートしている場合は、240 W のロゴが付いています。 両方をサポートしている場合は、両方のロゴが表示されます。 これらのロゴをマニキュアで塗りたくないと思うかもしれませんが、何とか解決してくれると信じています。

ドックにメス ポートがあり、オス - オス ケーブルを使用するのではなく、短い USB-C ケーブルが恒久的に接続されているドックなどのデバイスを見たことがあるかもしれません。 これを「キャプティブ ケーブル」と呼びます。 キャプティブ ケーブルは実際には同じ規則に該当せず、それに必要な回路ははるかに単純であるため、安価なケーブルで頻繁に使用されます。

つまり、デバイスで高速レーンを使用する必要があり、その中にキャプティブ ケーブルを組み込む場合、2 つの異なるケーブル回転をサポートするために高速マルチプレクサ チップを追加する必要はありません。その場合、それはユーザーの責任です。ホストの非脱落型ケーブルの方向に適応するように調整します。 さらに、唯一可能な CC ラインは配線されているため、必要な 5.1 KΩ 抵抗は 2 つではなく 1 つだけであり、e マーカーも必要ありません。 一方、高速レーンを備えたメス ポートをドックに追加する場合は、マルチプレクサが必要です。

高機能の USB-C ドックを Aliexpress で 15 ドルで販売するという非常に厳しい取り決めでは、それだけでは十分ではありません。 その結果、多くの安価なデバイスにはキャプティブ ケーブルが付属しており、作業が簡単になると同時に難しくなります。 利点としては、このようなデバイスを接続するための適切なケーブルの選択について心配する必要がなくなり、キャプティブ ケーブルの実装が非常に簡単であるため、便利な方法で標準に準拠している可能性が高くなります。 欠点としては、デバイスに半田付けされているケーブルに限定されており、それが切れるとデバイス全体が壊れてしまいます。 また、完全に延長することはできません。 それともできますか？

次回は拡張機能について、また、仕様が合法であるかどうかにかかわらず、他の種類の USB-C ケーブルについてもお話しましょう。 ここでは、ケーブルは簡単に交換できるように設計されているということを覚えておいてください。 ケーブルがもう友達ではなくなった場合、またはそのケーブルが奇妙になった場合は、そのケーブルに恥のマークを付け、使いたくない場所に置き、交換品を注文してください。 さらに良いのは、いくつかの代替品です。 MicroUSB ケーブルと同様に、ケーブルを交換することがケーブルの問題のほとんどを解決する主な方法です。