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Jul 10, 2023

Tutto sull'USB

One amazing thing about USB-C is its high-speed capabilities. The pinout gives

Una cosa sorprendente di USB-C sono le sue capacità ad alta velocità. La piedinatura ti offre quattro coppie differenziali ad alta velocità e alcune altre coppie a velocità inferiore, che ti consentono di pompare enormi quantità di dati attraverso un connettore più piccolo di una moneta da un centesimo. Non tutti i dispositivi sfruttano questa funzionalità e non sono tenuti a farlo: USB-C è progettato per essere accessibile a ogni dispositivo portatile esistente. Quando hai un dispositivo con esigenze di alta velocità esposte tramite USB-C, tuttavia, è glorioso quanto USB-C possa darti e quanto bene possa funzionare.

La possibilità di ottenere un'interfaccia ad alta velocità da USB-C è chiamata modalità alternativa, "altmode" in breve. Le tre modalità alternative che puoi incontrare al giorno d'oggi sono USB3, DisplayPort e Thunderbolt, ce ne sono alcune che sono sbiadite nell'oscurità come HDMI e VirtualLink, e alcune sono in arrivo come USB4. La maggior parte delle modalità alternative richiede la comunicazione digitale USB-C, utilizzando un certo tipo di messaggi sul canale PD. Detto questo, non tutti lo fanno: USB3 è il più semplice. Esaminiamo ciò che fa funzionare un altmode.

Se hai visto la piedinatura, hai visto i pin ad alta velocità. Oggi vorrei mostrarti quali interfacce puoi ottenere da questi pin oggigiorno. Questo non è un elenco completo o esteso: ad esempio, non parlerò di cose come USB4, in parte perché non lo capisco abbastanza bene né ho esperienza con esso; questo, ed è certo che in futuro avremo più dispositivi ad alta velocità dotati di USB-C. Inoltre, USB-C è abbastanza flessibile da consentire a un hacker di esporre Ethernet o SATA su di esso in modo compatibile con USB-C e, se è quello che stai cercando, forse questa panoramica è ciò che ti aiuta a capirlo.

USB3 è molto, molto semplice: hai una coppia TX e una RX e, sebbene le velocità di trasmissione siano molto più elevate di USB2, sono gestibili per un hacker. Se utilizzi un PCB multistrato con controllo dell'impedenza per i segnali USB3 e tratti i tuoi diffpair con rispetto, la tua connessione USB3 generalmente funzionerà.

Con USB3 su USB-C, non cambia molto: avrai un mux per gestire la rotazione, ma questo è tutto. I mux USB3 sono abbondanti, quindi non avrai quasi mai problemi se aggiungerai USB-C compatibile con USB3 sulla tua scheda. C'è anche USB3 dual-link, che utilizza due collegamenti USB3 in parallelo per aumentare la velocità di trasmissione, ma gli hacker generalmente non incontreranno né avranno bisogno di questo, e questo territorio tende ad essere meglio coperto da Thunderbolt. Vuoi convertire un dispositivo USB3 in USB-C? Tutto ciò di cui hai veramente bisogno è un mux. Se stavi pensando di mettere un connettore MicroUSB 3.0 sulla tua scheda per un tuo dispositivo ad alta velocità, ti chiedo gentilmente ma fermamente di riconsiderare e inserire invece una presa USB-C e un VL160.

Se stai progettando un dispositivo USB3 dotato di presa, non hai nemmeno bisogno di un mux per la gestione della rotazione: non è necessario alcun rilevamento della rotazione, infatti. Un singolo resistore da 5,1 kΩ non monitorato sarà sufficiente per costruire un'unità flash USB3 che si collega direttamente a una porta USB-C o per realizzare un adattatore da USB-C maschio a USB-A 3.0 femmina. Dal lato del socket, puoi evitare di utilizzare un mux se hai una connessione USB3 di riserva da sacrificare, anche se ovviamente non è uno scambio meraviglioso da fare. Non sono abbastanza a conoscenza dell'USB3 dual-link per dire se tale connessione è compatibile con l'USB3 dual-link, ma vedo "no" come una risposta più probabile che "sì"!

DisplayPort (DP) è un'interfaccia meravigliosa per il collegamento di display ad alta risoluzione: ha superato l'HDMI nello spazio desktop, dominando lo spazio display incorporato nella sua forma eDP e fornisce risoluzioni elevate su un singolo cavo, spesso migliori di quanto possa fare l'HDMI. È convertibile in DVI o HDMI con un adattatore economico utilizzando uno standard chiamato DP++ e non è gravato da royalty come lo è HDMI. È logico che il consorzio VESA abbia collaborato con il gruppo USB per implementare il supporto DisplayPort, soprattutto considerando che i trasmettitori DisplayPort nei SoC stanno diventando sempre più popolari.

Se utilizzi un dock con uscita HDMI o VGA, utilizza la modalità alternativa DisplayPort sotto il cofano. Sempre più spesso, i monitor sono dotati di DisplayPort su ingressi USB-C e, grazie a una funzionalità chiamata MST, puoi concatenare i monitor, offrendoti una configurazione multi-monitor a cavo singolo, a meno che tu non stia utilizzando un Macbook, come Apple rifiuta per supportare MST in MacOS.