Micro-Bの世界でのUSBType-C

最近導入されたUSB3.1仕様には、元のUSB仕様の最大の問題である機械的配向の要件を最終的に解決する新しいコネクタが付属しています。以前のUSBコネクタとケーブルはすべてキーが付いているため、一方向にしか接続できません。また、ケーブルはリバーシブルではありません（ USB Type-Cの紹介—21世紀のシステム用USB も参照してください）。 。

まあ、これは「最大の問題」ではないかもしれませんが、それは確かに厄介です。私の経験では、USBケーブルをコンピューターまたは携帯電話の背面に正常に接続するには3回以上の試行が必要です。下の画像でわかるように、新しいUSB 3.1、Type-Cコネクタは、ついにUSBの世界に機械的に対称になります。

（出典：デュエインベンソン）

USB 3.1は重要なアップグレードであり、追加の電力機能、高速データ、および任意の方向に接続できるリバーシブルスマートケーブルが含まれます。欠点の1つは、余分な複雑さです。フルスペックのスマートケーブルには、両側で何と話しているのかを正確に判断し、それに応じて調整できる電子機器が含まれています。これにより、さまざまな充電電流レベルだけでなく、多くの目がくらむほど高速なデータ形式に対応できます。

USBMicro-BコネクタやFTDIUSB 2.0 to UARTチップと比較すると、仕様を読むのは少し怖いかもしれません。ほとんどのマイクロコントローラの人々はこれに慣れています。しかし、これをさらに調査したところ、コネクタ自体は古いケーブルと互換性がありませんが、3.1仕様は最小限の複雑さで基本的なUSB2.0データ信号に対応できることがわかりました。 Type-Cコネクタを既存のUSB2.0設計に配線することは可能ですが、難しくはなく、公式にサポートされています。

Type-Cコネクタを初めて使用するのは、Embedded.comの多作なプロジェクトクリエーター兼編集ディレクターであるMaxMaxfieldと一緒に設計している電子定規です。ルーラーはArduinoと互換性があり、USB経由でプログラムされます。元の実装では、ほとんどの設計と同様に、FTDIFT231XチップをMCUのUARTとUSBMicro-Bコネクタの間に配置しました。このデザインの化身では、Micro-Bコネクタを保持していますが、Type-Cコネクタも追加しています。ルーラーは引き続きUSB2.0プロトコルを介して通信しますが、Micro-Bケーブルまたは新しいType-Cケーブルのいずれかを介して通信できます。

次の図は、コネクタの正面図で見た、信号、電源、およびアース接続のピンレイアウトを示しています。

（出典：デュエインベンソン）

この両面コネクタには、USB 2.0 D +およびD-ピンに加えて、すべての電源ピンと接地ピンが対角線上に複製されていることがわかります。 USB 2.0の互換性について説明しているだけなので、D +、D-、Vbus、Ground、CC1、およびCC2ピンについてのみ心配する必要があります。 TX1 / 2 / +/-、RX1 / 2 / + /、およびSBU1 / 2コネクタは、フルスピード3.1、DisplayPort、HDMIなどの高速モードと代替モードに使用されます。

電源、アース、D +、およびD-接続のみが正確にミラーリングされます。高速3.1モードの場合、スマートケーブルの電子機器により、信号が想定された場所に確実に送られます。仕様では、ケーブルにはD +とD-のペアが1つだけ含まれている必要がありますが、コネクタには両方のセットがあります。これにより、ユニバーサルでリバーシブルな接続が提供されますが、ワイヤが2本少なくなります。

CC1ピンとCC2ピンは、プルダウン抵抗に使用され、ケーブルの方向と電力供給オプションについて、スマートケーブルまたはアップストリームデバイスに指示します。私の場合、基本的なUSB 2.0デバイスには、CC1とCC2の両方に5.1Kプルダウン抵抗（R3とR4）が必要です。

（出典：デュエインベンソン）

J2はType-Cコネクタで、J1はMicro-Bコネクタです。すべてのD-ピンとD +ピンは、USB 2.0のみのセットアップの場合と同様に、27オームの抵抗（R1とR2）を介してFT231X（U2）USBDMピンとUSBDPピンにそれぞれ接続されます。他のすべてを接続しないままにしておくことができます。

保護ダイオード（D20とD21）を追加して、一方のケーブルからの5ボルトの電流がもう一方のケーブルに逆流するのを防ぎます（両方が同時に接続された場合）。また、いずれかのシステムに損傷を与える可能性があります。両方のケーブルが差し込まれていることによって引き起こされるデータラインの衝突は何も害を与えません—それは単に機能しません—それで私はその保護をやめました（私はこれをしないようにユーザーに頼っています）。

以下のレイアウトでは、右側のType-C SMT /スルーホールコネクタ（J2）と比較した左側のMicro-Bコネクタ（J1）の相対的なサイズを確認できます。

（出典：デュエインベンソン）

見やすくするために、下の画像は、USB Micro-Bコネクタ（左上）、表面実装（SMT）のみのUSB Type-Cコネクタ（右上）、およびSMTとスルーホールType-Cの組み合わせを示しています。コネクタ（右上）、USダイムの横（左下）。

（出典：デュエインベンソン）

私は、USBType-Cコネクタの一般的かつ広範な採用を心待ちにしています。その時まで、ボードスペースが利用可能である限り、両方のコネクタをボードに配置します。君はどうでしょう？組み込みシステムにUSBType-Cコネクタをすでに導入していますか？そうでない場合、いつそうする予定ですか？