Flashback: USB-C, một sợi cáp thống trị tất cả

Cuộc chiến giành đầu nối có dây cho điện thoại thông minh đã kết thúc và USB-C là con đường phía trước. Cổng đa chức năng này có thể làm được hầu hết mọi thứ – nó có thể sạc thiết bị, truyền dữ liệu, xử lý đầu ra âm thanh và video, thậm chí nó còn cho phép bạn cắm các phụ kiện.

Chúng tôi đến đây bằng cách nào? Chà, trong nhiều năm nay, Liên minh Châu Âu đã cố gắng thuyết phục các nhà sản xuất điện tử giải quyết một tiêu chuẩn chung để tránh sự lộn xộn (và lãng phí) mà các đầu nối độc quyền tạo ra. Ban đầu microUSB là đầu nối được lựa chọn, nhưng với sự xuất hiện của USB Type C, hay gọi tắt là USB-C, ngành công nghiệp đã chuyển sang tiêu chuẩn mới.

Và nhờ một số quy định của EU có hiệu lực vào cuối năm 2024, USB-C là bắt buộc về cơ bản đối với tất cả các thiết bị điện tử cầm tay (với một số ngoại lệ đối với các thiết bị nhỏ nhất như đồng hồ thông minh).

Hầu hết các nhà sản xuất điện thoại thông minh đều sẵn sàng chấp nhận USB-C, giống như họ đã làm với microUSB trước đó. Một điểm trừ lớn là Apple, công ty vẫn sử dụng Lightning trên iPhone, AirPods và EarPods – vậy là xong, mọi thứ khác đã chuyển sang USB-C, bao gồm cả điều khiển từ xa cho mới Apple TV.

Chúng tôi nghĩ rằng dòng sản phẩm của Apple là một minh họa tốt về lý do tại sao USB-C lại tốt như vậy. Lighting thực chất là cổng USB 2.0. Điều này có nghĩa là truyền dữ liệu chậm khi đồng bộ hóa tệp giữa iPhone và máy tính hoặc khi di chuyển ảnh RAW từ thẻ nhớ sang iPad.

Bạn có biết rằng thực sự có một đầu đọc thẻ dựa trên Lightning giúp chạy ở tốc độ USB 3.0? Vì vậy, có thể chuyển nhanh hơn, nhưng rõ ràng đó là một kỳ tích khó thực hiện và chỉ iPad Pro hỗ trợ nó. Và ngay cả khi đó Apple cũng chưa bao giờ phát hành bộ điều hợp video có thể vượt quá 1080p.

Lightning cũng bị giới hạn về mức năng lượng mà nó có thể mang theo. Bộ sạc cho iPhone có công suất tối đa 30W, trong khi bộ sạc USB-C của Apple dành cho MacBook mới có công suất 140W. Được rồi, đó không phải là tiêu chuẩn hoàn toàn, nhưng nó thậm chí không phải là mức tối đa mà USB-C có thể mang theo.

Hãy cố gắng sắp xếp mọi thứ ngăn nắp và chia nhỏ từng chức năng chính của USB-C.

Dữ liệu

USB bắt đầu hoạt động như một cổng dữ liệu. USB 1.0 và 1.1 hiện tại rất chậm và hầu như không được ghi nhớ, USB 2.0 vẫn còn rất nhiều. USB-C có tổng cộng 24 chân, 12 chân mỗi bên (tốt, 22 chân, nhưng đừng sa lầy vào chi tiết). Ngay ở giữa là một cặp D+/D- duy nhất, đó là kết nối dữ liệu của cáp USB 2.0 thông thường của bạn và là kết nối bắt buộc đối với USB-C. Điều này đảm bảo rằng tất cả các loại cáp sẽ có ít nhất một số kết nối.

Sơ đồ chân của cáp USB Type C

USB 3 đã thêm các cặp cáp bổ sung để truyền dữ liệu – có bốn cặp cáp bổ sung trong phích cắm USB-C. Mặc dù USB 2 bị giới hạn ở tốc độ 480MBps, nhưng cáp bổ sung của cáp USB-C cho phép tốc độ truyền 10, 20, 40 và thậm chí 80GBps.

Lưu ý nhanh: đầu nối USB-C được sử dụng bởi USB, tất nhiên, nhưng cũng bằng Thunderbolt. Sự khác biệt này được thiết lập để biến mất vì USB 4 dựa trên Thunderbolt 3 và mới USB 4 phiên bản 2 dựa trên Thunderbolt 4.

Một ứng dụng thú vị khác là mang tín hiệu PCI-Express – về cơ bản đây là phiên bản có dây của các khe cắm PCIe trên bo mạch chủ máy tính. Điều này đã cho phép các GPU bên ngoài được kết nối với máy tính xách tay bằng một cáp duy nhất.

Video

Một cách sử dụng phổ biến khác của USB-C là đầu ra video. DisplayPort có lẽ là cách sử dụng phổ biến nhất và USB-C hầu như đã thay thế cổng DP lớn cũ. Quan trọng hơn, đó không phải là dữ liệu HOẶC video, mà là dữ liệu VÀ video VÀ nguồn.

Điều này cho phép một thiết bị duy nhất kết nối với một trung tâm có thêm cổng HDMI tiêu chuẩn, nhiều cổng USB Loại A và Loại C , có thể là đầu đọc thẻ, giắc cắm âm thanh và micrô, v.v. Những bộ chia như vậy được tích hợp vào một số màn hình, cho phép bạn khởi động trải nghiệm máy tính để bàn đầy đủ bằng cách cắm vào một dây cáp.

Tất nhiên là khá tiện dụng cho máy tính xách tay, nhưng một số điện thoại thông minh các nhà sản xuất cung cấp các chế độ máy tính để bàn – Samsung’s DeX, Motorola’s Ready For, Huawei cũng có. Ngay cả Apple cũng có một, Trình quản lý sân khấu cho iPad Ưu điểm (tất nhiên là sử dụng USB-C ).

Ngoài DisplayPort, bộ điều hợp MHL và HDMI cũng có sẵn các tùy chọn khác. Một số trong số này là bộ điều hợp chủ động chuyển đổi từ tiêu chuẩn này sang tiêu chuẩn khác, nhưng cũng có những bộ điều hợp thụ động đơn giản.

Âm thanh

Chúng tôi sẽ nhanh chóng đề cập đến âm thanh ở đây. USB có thể cấp nguồn cho DAC bên ngoài mà bạn có thể cắm tai nghe vào. Tuy nhiên, giống như video ngoài kia, cũng có một tùy chọn thụ động – chế độ Phụ kiện bộ điều hợp âm thanh.

USB-C có nhiều chân cắm để hoạt động và một số trong số đó có thể được ánh xạ lại vào cáp cần thiết cho giắc cắm TRRS thông thường, do đó, một bộ chuyển đổi thụ động đơn giản có thể kết nối tai nghe với micrô. Lưu ý rằng đây hoàn toàn là một chế độ tương tự và các mạch kỹ thuật số được ngắt kết nối để tránh nhiễu.

Nguồn

Chuẩn USB cơ sở có giới hạn năng lượng khá thấp (500mAh cho USB 2.0), mặc dù hầu hết các nhà sản xuất không tuân theo tiêu chuẩn này đến từng chữ nên bộ điều hợp 10W khá phổ biến.

Tất nhiên, các nhà sản xuất đều muốn sản phẩm của họ nổi bật và sạc nhanh là một cách để làm điều đó, nhất là khi pin của điện thoại thông minh hiện nay có dung lượng vài 3-6.000mAh. Điều này dẫn đến nhiều giải pháp độc quyền như Sạc nhanh của Qualcomm và VOOC của Oppo.

Tuy nhiên, phương pháp tiêu chuẩn là USB Power Delivery (viết tắt là USB-PD). Phiên bản ban đầu quy định một số mức điện áp và dòng điện có thể được hỗ trợ – 2A ở 5V, cộng với 3A hoặc 5A ở 12V hoặc 20V. Điều này mang lại cho Power Delivery một dải khá rộng từ 10W đến 100W.

Tuy nhiên, các điện áp cố định này yêu cầu chuyển đổi DC sang DC bên trong điện thoại để đưa chúng xuống mức phù hợp hơn với pin lithium bên trong. USB-PD Bản sửa đổi 2 đã giới thiệu thêm một số điện áp – 9V và 15V – nhưng như vậy vẫn chưa đủ.

Bản sửa đổi 3 cho phép các thiết bị giao tiếp với bộ sạc của chúng và yêu cầu một điện áp cụ thể. Nó có thể dao động từ nhỏ nhất là 3,3V đến cao nhất là 21V và nó có thể được quay số chính xác với các bước 20mV. Bộ sạc hỗ trợ điều này được đánh dấu là “Bộ nguồn có thể lập trình”. Bằng cách này, bộ sạc là thứ xử lý lượng nhiệt tăng thêm chứ không phải điện thoại (pin lithium không thích khi mọi thứ trở nên nóng).

Diện mạo

Nguồn cố địnhNguồn năng lượng có thể lập trình
Chế độ điện áp không đổi5V9V
15V
20V
Chương trình 5V (3,3 V đến 5,9 V) Chương trình 9V (3.3V đến 11.0 V)
Prog 15V (3.3V đến 16.0V)
Prog 20V (3.3V đến 21.0V)

Không – không áp dụng

Hiện hành	Vòng (PDP/Điện áp) đến 10mA gần nhất	Làm tròn (PDP/Điện áp Prog) đến 50mA gần nhất	Cỡ bước chân	Không có	20 mV danh nghĩa
Chế độ giới hạn hiện tại	Không có	Có, bước 50 mA danh nghĩa	RDO định kỳ trong khi vận hành
Có, cần thiết cho hoạt động của PPS Mới nhất Chuẩn USB-PD Extended Power Range thêm nhiều điện áp cố định hơn – 28V, 36V và 48V. Điều này tạo ra công suất tối đa mới là 240W (48V ở 5A), đủ cho cả những chiếc máy tính xách tay mạnh mẽ (mặc dù điện thoại đã gần đạt đến giới hạn 240W). Ngoài ra còn có tùy chọn Nguồn cung cấp điện áp có thể điều chỉnh mới, cho phép thiết bị điều chỉnh dần điện áp trong khoảng từ 15V đến 48V theo các bước 100mV. Lưu ý rằng vì lý do an toàn, những dây cáp mạnh mẽ như vậy cần có chip được gọi là “điểm đánh dấu điện tử”. Con chip này báo hiệu cho bộ sạc và điện thoại (hoặc máy tính xách tay hoặc bất cứ thứ gì) rằng cáp có khả năng mang thêm nguồn điện. Một số chỉ trích Mặc dù chúng tôi yêu thích USB-C nhưng chúng tôi không thể giả vờ rằng nó hoàn hảo. Một phàn nàn chính của chúng tôi là mặc dù nó có rất nhiều khả năng, nhưng không phải tất cả các thiết bị và không phải tất cả các loại cáp đều hỗ trợ mọi thứ. Rất nhiều tính năng mà chúng tôi đã đề cập ở trên là tùy chọn. Điều tồi tệ nhất là có thể rất khó để tìm ra thiết bị nào và cáp nào hỗ trợ những gì. USB-IF đang cố gắng làm rõ mọi thứ bằng các nhãn mới cho biết rõ lượng dữ liệu và nguồn điện mà một loại cáp nhất định có thể mang theo. Điều này cũng sẽ khắc phục khiếu nại khác của chúng tôi, sơ đồ đặt tên đã trở thành một con quái vật tuyệt đối. Bạn có biết rằng không còn USB 3.0 nữa không? Điều đó đã có USB 3.1 Thế hệ 1 được gắn lại. Nhưng điều đó cũng không còn tồn tại nữa, giờ là USB 3.2 Thế hệ 1. Mọi thứ thậm chí còn phức tạp hơn với các tiêu đề như USB 3.2 Thế hệ 2×2. Ư. Rất may, tất cả những thứ đó sẽ được thay thế bằng các nhãn rõ ràng hơn nhiều: USB 5Gbps, USB 10Gbps, USB 20Gbps và USB 40Gbps (và có lẽ sắp tới là USB 80Gbps). Tốt hơn nhiều. Về nguồn điện, sẽ có hai mức – USB 60W và USB 240W. Sẽ không có nhãn 100W vì rõ ràng sự khác biệt giữa cáp 100W và cáp 240W đủ nhỏ để khi các nhãn mới ra đời, việc bán cáp 100W sẽ không còn ý nghĩa nữa. Kết luận USB-C đã được tuyệt vời – chúng tôi sử dụng nó để sạc điện thoại, máy tính xách tay, tai nghe, máy cạo râu, đèn pin và bất kỳ thứ gì khác có pin bên trong và nằm gọn trong ba lô. Nó đã cho phép chúng tôi tạo ra những nơi làm việc thoải mái tại bàn làm việc của chúng tôi với màn hình, bàn phím, chuột, v.v., tất cả đều trở nên sống động bằng cách cắm vào một dây cáp duy nhất. Và xét rằng các tiêu chuẩn mới nhất cho phép nó mang nhiều dữ liệu và năng lượng hơn nhiều lần so với thông số kỹ thuật ban đầu, USB-C có lẽ vẫn chưa phát triển xong. Liệu có bao giờ có USB-D không? Có thể, nhưng không phải lúc nào cũng sớm. Thế giới sẽ bỏ cáp và chuyển sang không dây? Có lẽ là không – đó không phải là cách sạc hiệu quả. Nó cũng không tốt cho dữ liệu, Wi-Fi 2,4 GHz đã bị tắc nghẽn nghiêm trọng trong các tòa nhà chung cư và 5GHz cũng đang trở nên khá đông đúc, điều này đã thúc đẩy Liên minh Wi-Fi chuyển sang băng tần 6GHz. Trong tương lai gần, USB-C là loại cáp thống trị tất cả. Sưu tầm Yêu cầu thiết kế cổng chắc chắn Đúng Đúng