USB Type-C dans un monde Micro-B

La spécification USB 3.1 récemment introduite est livrée avec un nouveau connecteur qui résout enfin les plus gros problèmes avec la spécification USB d'origine - l'exigence d'orientation mécanique. Tous les connecteurs et câbles USB précédents sont détrompés de sorte qu'ils ne peuvent être branchés que d'une seule façon ; de plus, les câbles ne sont pas réversibles (voir également Présentation de l'USB Type-C — USB pour les systèmes du 21e siècle ).

Eh bien, ce n'est peut-être pas le « plus gros problème », mais c'est certainement une nuisance. D'après mon expérience, il ne faut pas moins de trois tentatives pour réussir à brancher un câble USB à l'arrière d'un ordinateur ou de mon téléphone portable. Comme vous pouvez le voir dans l'image ci-dessous, le nouveau connecteur USB 3.1, Type-C apporte enfin une symétrie mécanique au monde de l'USB.

(Source :Duane Benson)

L'USB 3.1 est une mise à niveau importante, comprenant une capacité d'alimentation supplémentaire, des données à plus grande vitesse et des câbles intelligents réversibles qui peuvent être branchés dans n'importe quelle orientation. L'un des inconvénients est la complexité supplémentaire. Le câble intelligent complet contient des composants électroniques qui lui permettent de déterminer exactement à quoi il parle de chaque côté et de s'ajuster en conséquence. Cela lui permet de prendre en charge un certain nombre de formats de données rapides aveuglants ainsi qu'une variété de niveaux de courant de charge.

La lecture des spécifications peut être un peu intimidante par rapport au connecteur USB Micro-B et aux puces FTDI USB 2.0 vers UART auxquelles la plupart d'entre nous, les microcontrôleurs, se sont habitués. Cependant, en approfondissant mes recherches, j'ai découvert que, bien que les connecteurs eux-mêmes ne soient pas compatibles avec les anciens câbles, la spécification 3.1 acceptera les signaux de données USB 2.0 de base avec une complexité supplémentaire minimale. Il est possible, pas difficile et officiellement pris en charge, de câbler un connecteur de type C à une conception USB 2.0 existante.

Ma première utilisation du connecteur de type C concerne une règle électronique que je conçois avec le créateur de projet prolifique et directeur éditorial d'Embedded.com, Max Maxfield. La règle sera compatible Arduino et sera programmée via USB. Dans l'implémentation d'origine, comme je le fais avec la plupart de mes conceptions, j'ai mis une puce FTDI FT231X pour aller entre l'UART sur le MCU et un connecteur USB Micro-B. Dans cette incarnation de la conception, je conserve le connecteur Micro-B, mais j'ajoute également un connecteur Type-C. La règle parlera toujours via le protocole USB 2.0, mais peut communiquer via un câble Micro-B ou un nouveau câble de type C.

Le schéma ci-dessous montre la disposition des broches pour les connexions de signal, d'alimentation et de terre, comme on le voit dans une vue de face du connecteur.

(Source :Duane Benson)

Vous pouvez voir que ce connecteur à deux côtés possède toutes les broches d'alimentation et de terre, ainsi que les broches USB 2.0 D+ et D-, dupliquées sur des côtés diagonalement opposés. Puisque je ne parle que de la compatibilité USB 2.0, nous n'avons qu'à nous soucier des broches D+, D-, Vbus, Ground, CC1 et CC2. Les connecteurs TX1/2/+/-, RX1/2/+/ et SBU1/2 sont utilisés pour des modes plus rapides et alternatifs, tels que 3.1 à pleine vitesse, DisplayPort et HDMI.

Seules les connexions d'alimentation, de masse, D+ et D- sont reproduites exactement. Dans le cas des modes 3.1 plus rapides, l'électronique du câble intelligent garantit que les signaux vont là où ils sont censés aller. La spécification exige que le câble transporte une seule paire de D+ et D-, tandis que le connecteur a les deux ensembles. Cela permet toujours des connexions universelles et réversibles, mais avec deux fils de moins.

Les broches CC1 et CC2 sont utilisées pour que les résistances pull-down indiquent à un câble intelligent, ou à un périphérique en amont, l'orientation du câble et les options d'alimentation. Dans mon cas, un périphérique USB 2.0 de base nécessite des résistances pull-down 5.1K (R3 et R4) sur CC1 et CC2.

(Source :Duane Benson)

J2 est le connecteur de type C, tandis que J1 est le connecteur Micro-B. Toutes les broches D- et D+ sont connectées, respectivement, aux broches FT231X (U2) USBDM et USBDP via des résistances de 27 ohms (R1 et R2), comme elles le seraient dans une configuration USB 2.0 uniquement. Je peux laisser tout le reste non connecté.

J'ai ajouté des diodes de protection (D20 et D21) pour que le courant de 5 volts d'un câble remonte vers l'autre - s'ils sont tous les deux branchés en même temps - et potentiellement endommager l'un ou l'autre système. La collision des lignes de données causée par le branchement des deux câbles ne nuira à rien - cela ne fonctionnera tout simplement pas - alors j'ai laissé cette protection (je compte sur les utilisateurs pour ne pas le faire).

Dans la disposition ci-dessous, vous pouvez voir la taille relative du connecteur Micro-B (J1) sur la gauche par rapport au connecteur Type-C SMT/Thru-hole (J2) sur la droite.

(Source :Duane Benson)

Pour une meilleure vue, l'image ci-dessous montre un connecteur USB Micro-B (en haut à gauche), un connecteur USB Type-C à montage en surface (SMT) uniquement (en haut au milieu) et un combiné SMT et traversant Type-C connecteur (en haut à droite), à ​​côté d'un sou américain (en bas à gauche).

(Source :Duane Benson)

Pour ma part, j'attends avec impatience l'adoption générale et généralisée des connecteurs USB Type-C. En attendant, tant que j'ai de l'espace disponible sur la carte, je mettrai les deux connecteurs sur mes cartes. Et toi? Déployez-vous déjà des connecteurs USB Type-C dans vos systèmes embarqués ? Si non, quand pensez-vous le faire ?