USB について

Jun 17, 2023

はっきりさせておきますが、USB-C - USB-C ケーブルがあるだけでは十分ではありません。 USB-C コネクタを備えていないデバイスをまだある程度所有している間の移行期間として、日常使用のために入手したいケーブルがたくさんあります。 ただし、USB-C 仕様では限られた種類のケーブルのみが考慮されており、購入または作成する可能性のある一連のケーブルは明示的または暗黙的に除外されています。

ハッカーとして、必要な USB-C 装置はすべて購入できるべきだと私は強く信じています。 ハッカーはマーケティングによる制限を必要としません。内部での運用方法に基づいて、テクノロジーがどのように使用できるか、できないかを理解する必要があります。 十分な情報に基づいた判断ができるよう、そのような理解を提供していただきたいと思います。

一方、USB-C は、失敗することがよくありますが、スキルの低い人でも使用できるように設計されています。 (ケーブルのラベル付け、誰か?) 標準に準拠するものを明確に定義することは、標準を強制するのに役立ちます。 これは、USB-C ケーブルが Chromebook を台無しにした悪名高い物語であり、[Benson Leung] がオンラインで USB-C の詳細を説明するキャリアを開始しました。 実際、そのような失敗談はたくさんあります。 今日は、使い方によっては失敗するかもしれないし、失敗しないかもしれない USB-C の仕組みについて説明します。

USB-C 延長ケーブルは USB-C 仕様に準拠していません。 それともそうですか？ 準拠していないとしても、実際には問題がありますか? 悪い例を見てみましょう。 Raspberry Pi 4 の電源ポートを拡張したいとします。

これは、VBUS および USB 2.0 データ ラインを転送する Type-C 延長ケーブルですが、CC ピンは転送しません。 この拡張機能を Raspberry Pi 4 で使用する場合、拡張機能のメス側の Raspberry Pi ポートの 5.1 kΩ 抵抗器にアクセスできなくなり、Type-C 電源から関連する Raspberry Pi に電力を供給できなくなります。 まあ、それが公式の Raspberry Pi の「Type-C」電源でない限り、抵抗の存在を検出する方法はありません。もちろん、Type-C 仕様に違反しますが、完全に USB-A to USB-C ケーブルとして動作します。と目的があるため、違反はそれほど重大ではありません。

拡張機能がケーブル内の別のワイヤで CC ピンを転送した場合はどうなるでしょうか? 確かに、それは可能です。 一部の拡張機能はそれを行います。 悲しいことに、これは 1 回転でのみ機能することを意味し、そのような延長ケーブルにケーブルを接続するたびに、機能する前に裏返す必要がある場合があります。 FF カプラーの場合も同様です。カップリングを機能させるには、50% の確率でケーブルを回転させる必要があります。

両方の CC ピンをそれぞれ別のワイヤで転送する場合はどうすればよいでしょうか? それは確かにうまくいきますし、これらはオンラインでも販売されています。 実際、これが Framework ラップトップの USB-C 拡張カードの仕組みです。ラップトップの拡張カード コネクタは USB-C であるため、これらのカードは、ピンを 1 対 1 で転送する非常に短い USB-C 拡張機能にすぎません。 延長ケーブルとは違うのでしょうか？ はい。

拡張機能の問題は何ですか? まず、そのようなケーブルが仕様に準拠していないという難題があり、ほとんどの信頼できるメーカーは USB 標準グループからの支持を失いたくないためにケーブルを製造していません。つまり、多くの場合、次のようなケーブルに頼らなければなりません。品質管理が標準以下で、あまり評判の良くないメーカー。 USB-C を使用するすべてのことを考えると、すぐに問題が発生する可能性があります。 では、なぜそれが仕様上合法ではないのでしょうか?

たとえば、内部で 3 A しか処理できない「すべてのピンをパススルーする」USB-C 拡張機能があるとします。 5 A PSU とこのような延長を直列に接続した 5 A 対応ケーブルを使用して 100 W 対応デバイスを充電しようとすると、PSU は 5 A を供給しますが、これは賢明ではありませんが、危険な状況に陥る可能性があります。ケーブルの絶縁体が溶け始める状況。 一方、Raspberry Pi 4 が 3 A を超える電力を消費することは決してないということは私の理解です。そのため、その使用例では、おそらく問題なくできるでしょうが、それはあなたの責任です。

高速信号に関しては、さらに落とし穴があります。 USB-C ケーブルは、20 Gbps に制限されるのではなく、40 Gbps のデータ レートで動作するために、すでに特定の規格に基づいて構築されている必要があります。 高速周辺機器に接続するために高速ワイヤを転送する拡張機能を使用すると、デバイスの動作が不安定になり、時々再接続されることがあります。