Tudo sobre USB

Jul 20, 2023

Uma coisa incrível sobre o USB-C são seus recursos de alta velocidade. A pinagem oferece quatro pares diferenciais de alta velocidade e mais alguns pares de baixa velocidade, que permitem bombear grandes quantidades de dados através de um conector menor que uma moeda de centavo. Nem todos os dispositivos aproveitam esse recurso e não são obrigados a fazê-lo – o USB-C foi projetado para ser acessível a todos os dispositivos portáteis existentes. No entanto, quando você tem um dispositivo com necessidades de alta velocidade exposto através de USB-C, é glorioso o quanto o USB-C pode oferecer e como ele pode funcionar bem.

A capacidade de obter uma interface de alta velocidade do USB-C é chamada de Modo Alternativo, “altmode” para abreviar. Os três modos alternativos que você pode encontrar hoje em dia são USB3, DisplayPort e Thunderbolt, há alguns que desapareceram na obscuridade, como HDMI e VirtualLink, e alguns estão em alta, como USB4. A maioria dos altmodes requer comunicação digital USB-C, usando um certo tipo de mensagens no canal PD. Dito isto, nem todos o fazem – o USB3 é o mais simples. Vamos ver o que faz um modo alternativo funcionar.

Se você viu a pinagem, viu os pinos de alta velocidade. Hoje, gostaria de mostrar quais interfaces você pode obter com esses pinos hoje em dia. Esta não é uma lista completa ou extensa – por exemplo, não falarei sobre coisas como USB4, em parte porque não o entendo bem o suficiente nem tenho experiência com ele; isso, e é certo que teremos mais dispositivos de alta velocidade equipados com USB-C no futuro. Além disso, o USB-C é flexível o suficiente para que um hacker possa expor Ethernet ou SATA de maneira compatível com USB-C – e se é isso que você está procurando, talvez esta visão geral seja o que o ajuda a descobrir.

USB3 é muito, muito simples – você tem um par TX e um par RX e, embora as velocidades de transmissão sejam muito mais altas que o USB2, elas são gerenciáveis ​​para um hacker. Se você usar uma PCB multicamadas com controle de impedância para sinais USB3 e tratar seus pares de diferenças com respeito, sua conexão USB3 geralmente funcionará.

Com USB3 sobre USB-C, não muda muita coisa – você terá um mux para lidar com a rotação, mas isso é tudo. Os muxes USB3 são abundantes, então você dificilmente terá problemas se adicionar USB-C compatível com USB3 à sua placa. Há também USB3 de link duplo, usando dois links USB3 em paralelo para aumentar o rendimento, mas os hackers geralmente não encontrarão nem precisarão deste, e esse território tende a ser melhor coberto pelo Thunderbolt. Quer converter um dispositivo USB3 em USB-C? Tudo que você realmente precisa é de um mux. Se você estava pensando em colocar um conector MicroUSB 3.0 em sua placa para um dispositivo de alta velocidade seu, peço educadamente, mas com firmeza, que reconsidere e coloque um soquete USB-C e um VL160 lá.

Se você estiver projetando um dispositivo USB3 equipado com plug-in, você nem precisa de um mux para manipulação de rotação – na verdade, você não precisa de nenhuma detecção de rotação. Um único resistor de 5,1 kΩ não monitorado será suficiente para construir uma unidade flash USB3 que se conecta diretamente a uma porta USB-C ou fazer um adaptador USB-C macho para USB-A 3.0 fêmea. No lado do soquete, você pode evitar o uso de um mux se tiver uma conexão USB3 sobressalente para sacrificar, embora essa não seja uma troca maravilhosa de se fazer, é claro. Não conheço o USB3 de link duplo o suficiente para dizer se tal conexão é compatível com link duplo USB3, mas vejo “não” como uma resposta mais provável do que “sim”!

DisplayPort (DP) é uma interface maravilhosa para conectar monitores de alta resolução – está ultrapassando o HDMI no espaço de desktop, dominando o espaço de exibição incorporado em seu formato eDP e fornece altas resoluções em um único cabo, muitas vezes melhor do que o HDMI. É conversível para DVI ou HDMI com um adaptador barato usando um padrão chamado DP++ e não é tão sobrecarregado de royalties quanto o HDMI. Faz sentido que o consórcio VESA tenha trabalhado com o grupo USB para implementar o suporte DisplayPort, especialmente considerando que os transmissores DisplayPort em SoCs têm se tornado cada vez mais populares.

Se você estiver usando um dock com saída HDMI ou VGA, ele estará usando o modo alternativo DisplayPort sob o capô. Cada vez mais, os monitores vêm com entradas DisplayPort sobre USB-C e, graças a um recurso chamado MST, você pode encadear monitores, proporcionando uma configuração de vários monitores com cabo único – a menos que você esteja usando um Macbook, como a Apple recusa para oferecer suporte a MST no MacOS.