Micro-B 세계의 USB Type-C

최근에 도입된 USB 3.1 사양에는 기계적 방향에 대한 요구 사항인 원래 USB 사양의 가장 큰 문제를 마침내 해결하는 새로운 커넥터가 함께 제공됩니다. 이전의 모든 USB 커넥터와 케이블은 한 방향으로만 꽂을 수 있도록 키가 지정되어 있습니다. 또한 케이블은 뒤집을 수 없습니다(USB Type-C 소개 - 21세기 시스템용 USB 참조). ).

글쎄, 아마도 이것이 "가장 큰 문제"는 아닐지 모르지만 그것은 확실히 골칫거리입니다. 내 경험상 USB 케이블을 컴퓨터 뒷면이나 휴대폰에 성공적으로 연결하려면 세 번 이상 시도해야 합니다. 아래 이미지에서 볼 수 있듯이 새로운 USB 3.1, Type-C 커넥터는 마침내 USB의 세계와 기계적으로 대칭을 이룹니다.

USB 3.1은 추가 전원 기능, 고속 데이터 및 모든 방향으로 연결할 수 있는 양방향 스마트 케이블을 포함하여 상당한 업그레이드입니다. 단점 중 하나는 추가 복잡성입니다. 전체 사양 스마트 케이블에는 양쪽에서 말하는 내용을 정확히 파악하고 그에 따라 조정할 수 있는 전자 장치가 있습니다. 이를 통해 다양한 충전 전류 수준뿐만 아니라 수많은 눈부신 고속 데이터 형식을 수용할 수 있습니다.

사양을 읽는 것은 USB Micro-B 커넥터 및 FTDI USB 2.0 대 UART 칩과 비교할 때 약간 위협적일 수 있습니다. 그러나 이것을 더 조사한 결과 커넥터 자체는 이전 케이블과 호환되지 않지만 3.1 사양은 최소한의 복잡성으로 기본 USB 2.0 데이터 신호를 수용할 수 있음을 발견했습니다. Type-C 커넥터를 기존 USB 2.0 디자인에 연결하는 것은 어렵지 않으며 공식적으로 지원됩니다.

Type-C 커넥터를 처음 사용하게 된 것은 많은 프로젝트 생성자이자 Embedded.com의 편집 이사인 Max Maxfield와 함께 디자인하고 있는 전자 눈금자입니다. 눈금자는 Arduino와 호환되며 USB를 통해 프로그래밍됩니다. 원래 구현에서는 대부분의 디자인과 마찬가지로 FTDI FT231X 칩을 MCU의 UART와 USB Micro-B 커넥터 사이에 넣었습니다. 이 디자인의 화신에서는 Micro-B 커넥터를 유지하지만 Type-C 커넥터도 추가합니다. 눈금자는 여전히 USB 2.0 프로토콜을 통해 이야기하지만 Micro-B 케이블이나 새로운 Type-C 케이블을 통해 통신할 수 있습니다.

아래 다이어그램은 커넥터의 정면도에서 볼 수 있는 신호, 전원 및 접지 연결에 대한 핀 레이아웃을 보여줍니다.

이 양면 커넥터에는 USB 2.0 D+ 및 D- 핀과 함께 모든 전원 및 접지 핀이 대각선 반대편에 복제되어 있음을 알 수 있습니다. USB 2.0 호환성에 대해 논의하고 있기 때문에 D+, D-, Vbus, Ground, CC1 및 CC2 핀만 걱정하면 됩니다. TX1/2/+/-, RX1/2/+/ 및 SBU1/2 커넥터는 최대 속도 3.1, DisplayPort 및 HDMI와 같은 고속 및 대체 모드에 사용됩니다.

전원, 접지, D+ 및 D- 연결만 정확히 미러링됩니다. 고속 3.1 모드의 경우 스마트 케이블의 전자 장치는 신호가 원래 있어야 하는 곳으로 이동하도록 합니다. 사양에 따르면 케이블에는 D+와 D-가 한 쌍만 있고 커넥터에는 두 세트가 모두 있어야 합니다. 이것은 여전히 ​​보편적이고 가역적인 연결을 제공하지만 전선이 2개 더 적습니다.

CC1 및 CC2 핀은 케이블 방향 및 전원 공급 옵션에 대해 스마트 케이블 또는 업스트림 장치에 지시하는 풀다운 저항에 사용됩니다. 필자의 경우 기본 USB 2.0 장치에는 CC1과 CC2 모두에 5.1K 풀다운 저항(R3 및 R4)이 필요합니다.

J2는 Type-C 커넥터이고 J1은 Micro-B 커넥터입니다. 모든 D- 핀과 D+ 핀은 USB 2.0 전용 설정에서와 마찬가지로 27옴 저항(R1 및 R2)을 통해 FT231X(U2) USBDM 및 USBDP 핀에 각각 연결됩니다. 다른 모든 것은 연결되지 않은 상태로 둘 수 있습니다.

보호 다이오드(D20 및 D21)를 추가하여 한 케이블에서 5볼트 전류가 다른 케이블로 다시 올라가도록 하고(둘 다 동시에 연결해야 하는 경우) 잠재적으로 하나 또는 다른 시스템을 손상시킬 수 있습니다. 두 케이블이 모두 연결되어 발생하는 데이터 라인 충돌은 아무 것도 다치게 하지 않습니다. 작동하지 않을 뿐입니다. 그래서 해당 보호 기능을 해제했습니다(사용자가 이렇게 하지 않기를 바랍니다).

아래 레이아웃에서 오른쪽의 Type-C SMT/스루홀 커넥터(J2)와 비교하여 왼쪽의 Micro-B 커넥터(J1)의 상대적인 크기를 볼 수 있습니다.

아래 이미지는 USB Micro-B 커넥터(왼쪽 상단), 표면 실장(SMT) 전용 USB Type-C 커넥터(중간 상단), SMT와 스루홀 Type-C가 결합된 모습을 더 잘 볼 수 있도록 아래 이미지를 보여줍니다. 커넥터(오른쪽 위), 미국 동전 옆(왼쪽 아래).

우선 USB Type-C 커넥터가 널리 보급되기를 간절히 기다리고 있습니다. 그 때까지는 보드 공간이 있는 한 두 커넥터를 보드에 둘 것입니다. 당신은 어떤가요? 임베디드 시스템에 USB Type-C 커넥터를 이미 배포하고 있습니까? 그렇지 않다면 언제 그렇게 할 것으로 예상하십니까?