یواسبیسی زیبا. اکنون در همهجا است. حتی اپل سرانجام تسلیم شد و تمام خط تولید خود را به آن منتقل کرد. علاوه بر این، میتوانید باتریهای AA را با USB‑C شارژ کنید. با این سرعت، چه چیزی از USB‑C استفاده نخواهد کرد؟ البته یکی از بزرگترین مزایای آن قابلیت معکوسپذیری است: متفاوت از USB‑A، USB‑B یا HDMI، میتوانید کابل USB‑C را در هر جهت بچرخانید و دقیقاً همانطور کار خواهد کرد. خب — حداقل برای شما.
USB‑C زیبا. اکنون در همه جا حضور دارد. حتی اپل سرانجام تسلیم شد و تمام مجموعهاش را به آن منتقل کرد. بهتر از این، با USB‑C میتوانید باتریهای AA را شارژ کنید. با این سرعت، چه چیزی از USB‑C استفاده نخواهد کرد؟ البته، یکی از بزرگترین مزایای آن قابلیت معکوسپذیری است: برخلاف USB‑A، USB‑B یا HDMI، میتوانید کابل USB‑C را هر طرفی بکشید و دقیقاً همان کارایی را دارد. خب — حداقل برای شما.
بهتازگی با کابل USB‑C ای مواجه شدم که سرعتی کمتر از حد انتظار داشت. اما بار دوم که بهآن وصل شدم، بهخوبی کار کرد. سپس بار سوم، کار نکرد. فهمیدم که یک جهت کار میکند، اما جهت دیگر نه. وعده معکوسپذیری به خطر افتاد، بنابراین مجبور شدم بررسی کنم. این کار را انجام دادم و بیش از آنچه انتظار داشتم دربارهٔ ساختار داخلی یک کانکتور USB‑C آموختم.
اما… USB‑C دقیقاً چیست؟
یک کانکتور با تعداد زیاد پینها
USB‑C یک استاندارد کانکتور است. شکل آن یک مستطیل گرد با ۲۴ پین در داخل است. سوکت (پورت در گوشی یا لپتاپ شما) ۲۴ تماس را نمایان میکند. پلاگ کابل بهصورت فنی نیز ۲۴ تماس دارد، اما برخی از آنها بهصورت داخلی به هم متصل هستند، بهطوری که در داخل کابل اتصالات مستقل کمتری نسبت به تعداد پینها وجود دارد. جزئیات بیشتر در ادامه.
اگر بهدقت به یک پورت USB‑C نگاه کنید، میتوانید تماسهای ریز داخل آن را ببینید. در بالا، پورت USB‑C در گوشی Nothing Phone (1) قدیمی من و مکبوک را میتوانید ببینید. پورت USB‑C روی یک آداپتور شارژر اپل واضحتر است، اما برخی پینها را ندارد چون فقط برای شارژ استفاده میشود، نه برای دادههای سرعت بالا.
نقشه تقلب USB‑C
جداول و نمودارها
پینهای بسیار، اما فقط پینهای متصل به سیم نیستند. هر کدام هدف خاصی دارند. اینجا یک نمودار سادهشدهای که من ساختهام تا پینهای یک سوکت (پورت) USB‑C را نشان دهد. این برای یک پورت USB‑C کامل است؛ همه کابلها یا شارژرها لزوماً همه اینها را استفاده نمیکنند.
در بسیاری از کابلهای واقعی، جفت D+/D− USB 2.0 بهعنوان یک جفت دیفرانسیل تکطرفه بین دو سمت پلاگ پیادهسازی میشود، بهطوری که داخلیاش شبیه «یک جفت که در هر دو جهت کار میکند» رفتار میکند، حتی اگر در نمودارهای مختلف کمی متفاوت بهنظر برسد. بنابراین، برای یک پلاگ USB‑C، چیزی شبیه به زیر خواهید داشت:
|
پینها |
برچسب |
توضیح |
|---|---|---|
|
⬛A1, A12, B1, B12 |
GND |
پینهای بازگشت زمین. |
|
🟥A4, A9, B4, B9 |
VBUS |
توان بوس. بهصورت پیشفرض +5 V (در صورت مذاکره USB Power Delivery بالاتر). |
|
🟪A5 |
CC1 |
کانال پیکربندی 1. وقتی پلاگ در جهت A است، CC فعال است. برای شناسایی نقش/جهت و ارتباطات USB‑PD استفاده میشود. |
|
🟪B5 |
CC2 |
کانال پیکربندی 2. وقتی پلاگ وارون شد، CC فعال میشود. |
|
🟩A6, B6 |
D+ |
USB 2.0 D+. داخل کابل معمولاً اینها بههم متصل میشوند تا یک جفت دیفرانسیل تک تشکیل دهند. |
|
🟩A7, B7 |
D− |
USB 2.0 D−. همچنین معمولاً بهصورت داخلی بههم متصل است. |
|
🟧A8, B8 |
SBU1/SBU2 |
پینهای استفاده جانبی (Sideband)، عمدتاً برای حالتهای جایگزین (مانند DisplayPort AUX، مبدلهای صدا، دیباگ). |
|
🟦A2, A3 |
TX1+/TX1− |
جفت ارسال سوپرسپید (Lane 1 TX). |
|
🟦B11, B10 |
RX1+/RX1− |
جفت دریافت سوپرسپید (Lane 1 RX). |
|
🟦B2, B3 |
TX2+/TX2− |
جفت ارسال سوپرسپید (Lane 2 TX). |
|
🟦A11, A10 |
RX2+/RX2− |
جفت دریافت سوپرسپید (Lane 2 RX). |
USB 2.0 نوع‑A فقط (و هنوز) چهار پین داشت: GND، VBUS، D+ و D−. این برای انتقال دادههای پایه و شارژ 5 V کافی است. USB‑C اینها را حفظ میکند، سپس پینهای توان بیشتری، جفتهای دیفرانسیل سرعت بالا و پینهای جانبی را اضافه میکند.
اگر بهدقت به چیدمان پینها نگاه کنید، ردیفهای A و B کاملاً آینهای نیستند. آنها به اندازه کافی متقارن هستند تا معکوسپذیر باشند، اما تفاوتهای کوچکی وجود دارد که مهم هستند. اینجاست که ماجرا جالب میشود.
USB‑C بهصورت صرفاً «مکانیکی» معکوسپذیر نیست
تقارن، اما با یک نکته
 |
|
فراموش نکنید: جکهای صوتی قبل از هر چیز دیگری خنک بودند. |
به یک کانکتور معکوسپذیر دیگر فکر کنید. من میتوانم جکهای صوتی ۳٫۵ میلیمتری رنگارنگ روی PC من را به یاد بیاورم. این موارد در ۳۶۰ درجه معکوسپذیر هستند؛ میتوانید آنها را مثل یک اسباببازی چرخان بچرخانید و هنوز کار میکنند. مطمئن نیستم که «معکوسپذیری» ever هدف طراحی برای جکهای صوتی بوده باشد، اما برای USB‑C هدف اصلی همین بوده است. معکوسپذیری یک اثر جانبی تصادفی نبود. این هدف اصلی بود و مهندسان (خدایا به آنها برکت بده) برای رسیدن به آن راه طولانی رفتهاند.
داشتن چندین پین زمین و VBUS برای redundancy و handling جریان منطقی است. اما USB‑C فراتر میرود و پینهای داده مهم را نیز تکثیر میکند تا کانکتور چه با «لوگو بالا» چه «لوگو پایین» کار کند. اما این فقط یک تکه سادهی فلزی نیست.
با GND، VBUS و جفت D+/D− USB 2.0، نمیتوانید واقعاً اشتباه کنید. مهم نیست که چگونه وصلش کنید، آنها روی جفتهای خود مینشینند و همه چیز درست است. USB 3.x، DisplayPort و Thunderbolt، با این حال، به اینکه کدام lane کدام است، اهمیت زیادی میدهند.
-
-
بیایید تصور کنیم یک پلاگ به یک سوکت متصل میشود. دو روش برای این اتصال وجود دارد که آنها را جهت A و جهت B مینامیم. وقتی پلاگ را وارون میکنید، جفتهای SuperSpeed بهصورت جادویی به همان پدهای همان lane نمیرسند.
جهت A
جهت B
پلاگ طوری وارد میشود که پین A1 آن با A1 در سوکت همراست شود. جفت سرعت بالا با برچسب TX1 در پلاگ با یک مجموعه پدهای سرعت بالا (Lane 1) در سوکت همراستا میشود و RX1 با جفت دریافت متناظر همراستا میشود.
پلاگ را وارون میکنید. حال همان جفت مسی فیزیکی داخل کابل بر روی پدهای lane دیگر (Lane 2) در سوکت مینشیند.
USB 3.x استاندارد (بدون در نظر گرفتن چند‑lane USB 3.2 x2 و USB 4/Thunderbolt برای یک لحظه) از یک جفت ارسال و یک جفت دریافت برای داده استفاده میکند. پس اگر پلاگ میتواند بهعنوان «Lane 1» یا «Lane 2» بسته به جهت ظاهر شود، دستگاه چگونه میداند کدام مجموعه پینها را استفاده کند؟ این کاری است که پینهای CC انجام میدهند.
CC pin چه کاری انجام میدهد؟
پورت میداند کدام طرف بالا است
اعتبار: Amir Bohlooli / MUOپینها حتی در یک پلاگ USB‑C واضحتر هستند، جایی که پدهای مسی بر روی زبان کوچک داخل کانکتور قرار دارند.
پینهای CC هماهنگکننده اجتماعی USB‑C هستند. آنها تعیین میکنند چه کسی میزبان است، چه کسی دستگاه، چه کسی انرژی را فراهم میکند، چه مقدار انرژی و برای ما، کدام جهت پلاگ در حال حاضر وارون است (در اینجا بهصورت ساده نگه میداریم).
در سمت پلاگ، تماس CC (A5 در یک سمت زبان، B5 در سمت دیگر) بسته به نوع کابل، از طریق مقاومتهای مختلف متصل میشود. در سمت دستگاه، پورت دارای مقاومتهای pull‑up یا pull‑down است که به آن امکان میدهد تشخیص دهد: آیا چیزی وصل شده است، آیا آن یک دستگاه، شارژر یا لوازم جانبی است، و کدام پین CC (CC1 یا CC2) فعال است، یعنی کدام سمت کانکتور «پایین» است.
اگر CC1 (A5) اتصال پیدا کند، دستگاه میگوید «خب، این جهت A است؛ lane 1 نزدیک CC1 همان چیزی است که باید استفاده کنم». اگر CC2 (B5) فعال باشد، دستگاه میداند که این جهت B است و بهجای آن از lane نزدیک CC2 استفاده میکند.
به عبارت دیگر:
- جهت A → CC1 فعال → پورت داخلی lane 1 را به جفت سرعت بالای کابل نسبت میدهد.
- جهت B → CC2 فعال → پورت lane 2 را بازنقشه میکند.
خود کانکتور فیزیکی متقارن است، اما الکترونیک پشت آن مقداری سوئیچینگ انجام میدهد تا همه چیز معکوسپذیر به نظر برسد. USB‑C با دادههای USB 3.x واقعی، صرفاً «مکانیکی» معکوسپذیر نیست. زیر سطح، منطق وجود دارد که laneها را بر اساس جهتگیری مجدداً مسیر میدهد.
چرا این همه به شما مربوط میشود؟
داستان جالب، اما حالا چه؟
اگر از یک کابل USB‑C استفاده کنید که فقط شارژ یا دادههای پایه USB 2.0 را پشتیبانی میکند، جهت واقعاً مهم نیست. در این حالت، کانکتور عملاً «کاملاً معکوسپذیر» برای کاری که انجام میدهید است. اما وقتی چیزی خراب شود، ماجرا جالب میشود. فرض کنید جفت SuperSpeed در یک سمت پلاگ خراب شده باشد. برای مثال، تصور کنید TX1 در پلاگ (پینهای A2 و A3) خراب شده باشد:
- اگر آن را در جهتای وصل کنید که دستگاه lane 1 را انتخاب میکند (سمتی که از TX1/RX1 استفاده میکند)، اتصال USB 3.x شکست میخورد و معمولاً به USB 2.0 میافتد.
- اگر کابل را وارون کنید، پورت حالا از lane دیگر (TX2/RX2) استفاده میکند که ممکن است هنوز سالم باشد. ناگهان همان کابل «بهتر کار میکند» وقتی جهت دیگر را انتخاب میکنید.
این دقیقاً همان رفتاری بود که من با کابل خودم دیدم. یک جهت برای من سرعت بالایی میداد در حالی که جهت دیگر بهطرز قابلتوجهی کندتر بود. در این حالت، من جهتهای کارآمد را با یک مارکر روی هر دو سر رنگآمیزی کردم و حالا بهخوبی کار میکند. همان منطق در پورت دستگاه نیز اعمال میشود. برای مثال، فرض کنید پین D+ در A6 پورت USB‑C تلفن شما خمیده یا کثیف باشد:
- پلاگی را وصل کنید طوری که جفت USB 2.0 آن روی A6/A7 قرار گیرد: ممکن است دادههای USB 2.0 خراب شوند یا تلفن بین اتصال و قطع شدن نوسان کند.
- پلاگ را وارون کنید تا جفت USB 2.0 روی B6/B7 برسد: ناگهان انتقال دادههای پایه و شارژ بهطور عادی کار میکند.
به همین دلیل است که تغییر جهت گاهی مانند تعمیر یک پورت یا کابل ناپایدار احساس میشود. شما عملاً اتصال را از یک پد آسیبدیده به یک کپی سالم منتقل میکنید.
USB‑C جالب است
(حتی اگر بازاریابی آن نباشد)
اعتبار: Amir Bohlooli / MUO
یک کابل USB‑C کمکیفیت، اغلب همراه با لوازم ارزانقیمت بستهبندی میشود.
USB‑C فقط «یک دسته سیم» نیست، همانطور که میتوانید هنگام ساخت کابل اترنت خودتان ببینید. در داخل یک دستگاه USB‑C مناسب (و گاهی داخل کابل)، سیلیکونی وجود دارد که پینهای CC را زیر نظر میگیرد، تشخیص میدهد چه کسی میزبان است، کدام جهت وصل شده، چه مقدار انرژی ایمن است و کدام lane سرعت بالا باید روشن شود.
متأسفانه، در دنیای واقعی، شهرت USB‑C کمی توسط نحوه بازاریابی کابلها و پورتها خراب شده است. شما بصری ۲۴ پین روی سوکت میبینید و تا ۲۴ تماس روی پلاگ، اما در بسیاری از کابلهای ارزان، تنها زیرمجموعهای از اینها بهواقع متصل است. این مورد مجاز است: USB‑C یک استاندارد کانکتور است، نه تضمینی که هر پیادهسازی همه ویژگیها را پشتیبانی کند.
MUO Report
MUO Report
برای اکثر دستگاهها، حداقل نیاز به GND (زمین)، VBUS (نیرو) و جفت USB 2.0 D+/D− است. هر چیزی فراتر از این یک سیمکشی اختیاری اضافی است. میتوانید همان را که (بهطور خشن) در بالا پارهکردم، ببینید.
گاهی فقط نیاز است کابل را وارون کنید
این نسخهٔ طولانی دلیل این است که کابل USB‑C من در یک جهت سرعت کم و در جهت دیگر سریع شد. وقتی یک مجموعه پین یا یک lane ناپایدار باشد، جهت دیگر ممکن است آسیب را دور بزند و گویی مشکل رفع شده است.
اگر چیز دیگری ندارید، امیدوارم این مقاله قدردانی جدیدی از جادوی پنهان پشت آن پورت USB‑C کوچک و بیخطر بهدستتان بدهد. و لطفاً اگر اشتباهی کردم بگویید.
