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USB Type-Cのオモテ・ウラ / Double-faced USB Type-C

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March 27, 2021

USB Type-Cのオモテ・ウラ / Double-faced USB Type-C

CAMPHOR- DAY 2021の登壇資料です。

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heyhoe

March 27, 2021
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Transcript

  1. USB Type-C の オモテ・ウラ へいほぅ (@5ebec) 1 CAMPHOR- DAY 2021

    (2021/03/27)
  2. お前誰? ❏ へいほぅ(@5ebec) ❏ 京都⼤学 ⼯学部 (~2020/09) ❏ IMD Lab,

    NAIST (2020/10~) ❏ AR における UI の研究やってる ❏ CAMPHOR- 運営 ❏ ⾃作キーボードはいいぞ 2
  3. ToC 1. USB Type-C使ってますか︖ a. コネクタの形状 2. 表裏がない︖ a. 表裏はあります

    b. どのように判断してる︖ c. 余談: ロック付きコネクタ 3. あらゆるデバイスへ電⼒供給できる? a. 電⼒供給としてのType-C b. Type-C Current c. Power Delivery d. パワールールについて e. 余談: ⾯⽩い(?)電源装置 4. ケーブルをType-Cに統⼀できる︖ a. Type-Cの特徴 b. 2種類のケーブル c. 2種類のアダプタ d. Alternate Mode e. 各ピンの機能 f. USB4 5. まとめ 3
  4. 4 USB Type-C 使ってますか?

  5. コネクタ の形状 ❏ ⼩型、⾼密度 ❏ 2.56mm × 8.34mm ❏ (基本は)

    24 芯 ❏ リバーシブル 5 Type-C レセプタクル Type-C プラグ
  6. 6 表裏が無い? (タイトル回収)

  7. 表裏は あります ❏ レセプタクルは点対称 ❏ プラグは点対称ではない 7 Chindi.ap, CC BY-SA

    4.0, via Wikimedia Commons Chindi.ap, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons CC は A5 にしかない B5 には VCONN がある B6,B7 には D- / D+ がない
  8. どのように 判断してる︖ ❏ 表裏の検出メカニズム 8 ソースの CC1, シンクの CC1 の電圧が変化

    →ソース側: 表向き / シンク側: 表向き ソースの CC1, シンクの CC2 の電圧が変化 → ソース側: 表向き / シンク側: 裏向き
  9. ❏ 表裏の検出メカニズム (続き) 9 ソースの CC2, シンクの CC1 の電圧が変化 →ソース側:

    裏向き / シンク側: 表向き ソースの CC2, シンクの CC2 の電圧が変化 → ソース側: 裏向き / シンク側: 裏向き
  10. 余談: ロック付き コネクタ ❏ ロッキング機構が付いたコネクタ規格 ❏ ⼀軸式プラグは形状も点対称ではない ❏ 更に余談: ⼆軸式プラグもある

    ❏ これは点対称 10 USB-IF Device Working Group, “USB Type-C® Locking Connector Specification Revision 1.0”
  11. 11 あらゆるデバイスへ 電⼒供給できる?

  12. 電⼒供給 としての Type-C ❏ 様々な電源オプションがある ❏ 今回話すのは以下の2つ: ❏ USB Type-C

    Current ❏ USB Power Delivery 12 USB 3.0 Promoter Group, “USB Type-C® Cable and Connector Specification Revision 2.0,” p.217
  13. Type-C Current ❏ 最⼤15Wの電⼒供給 ❏ 従来のUSBと同様の電源規格 ❏ VBUS電圧は5Vで固定 ❏ ソースのRp値によって供給能⼒が決まる

    13 USB 3.0 Promoter Group, “USB Type-C® Cable and Connector Specification Revision 2.0,” p.219 プルアップ抵抗
  14. 参考: プルアップ 抵抗値 14

  15. Power Delivery ❏ 最⼤100W (20V, 5A) の電⼒供給 ❏ ⼤きな電⼒を扱う為の追加の規格 ❏

    現在の仕様ではType-Cのみ 電圧も電流も固定されていない → パワールールが定義されている 15 USB 3.0 Promoter Group, “USB Power Delivery Specification Revision 3.0, Version 2.0,” p.66, p.598
  16. パワールール について 電圧と電流を⼀意に決める為に、守らなけれ ばならないルール 例: Apple 61W USB-C電源アダプタ (A1947) {5V,

    9V, 15V, 20V} @ 3A に対応 16
  17. 参考: パワーネゴシ エーション 17 USB 3.0 Promoter Group, “USB Power

    Delivery Specification Revision 3.0, Version 2.0,” p.332 パワーネゴシエーションのシーケンス図
  18. 余談: ⾯⽩い(?) 電源装置 Nintendo Switch付属ACアダプター [HAC-002(JPN)] ◦ “USB Type-C”とはどこにも書いていないが、 形状はType-C

    ◦ “USB PD”とはどこにも書いていないが、PDと して通信をキャプチャ出来る ◦ 最⼤39Wなので、パワールールに基づくと... ▪ 5V@3A, 9V@3A, 15V@2.6A が必須 ▪ しかし実際は 5V@1.5A, 15V@2.6A のみ 18
  19. 19 ケーブルをType-Cに 統⼀できる?

  20. Type-Cの 特徴 ❏ ホストとデバイスで同じ形状にできる ❏ USB Legacyでは、Type-A = ホスト, Type-B

    = デバイスだった ❏ Alternate Modeを⽤いることで映像信号も 流せる ❏ データ通信/映像信号/電源をType-Cに纏 められる 20
  21. 2種類の ケーブル ❏ Type-C Standardケーブル ❏ 両端にType-Cプラグが付いているもの ❏ USB 2.0

    Type-CケーブルとUSB Full Featured Type-Cケーブルがある ❏ Type-C Legacyケーブル ❏ ⽚⽅がType-Cプラグ, もう⽚⽅が従来の USBプラグが付いているもの 21 USB 3.0 Promoter Group, “USB Type-C® Cable and Connector Specification Revision 2.0,” p 77, p.78
  22. 2種類の アダプタ ❏ Legacyアダプタ: 2つのみ ❏ Standard-A to Type-C ❏

    Micro-B to Type-C ❏ Type-Cレセプタクル to Legacyプラグは 規約違反 ❏ ...だが、結構出回っている 22
  23. Alternate Mode ❏ 映像信号を変換無しにそのまま流せる ❏ HDMI ❏ DisplayPort ❏ Thunderbolt

    3 23
  24. 各ピンの 機能 24 Chindi.ap, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

    USBケーブル⽤電源端⼦ USB 2.0⽤データ伝送端⼦ Alternate Mode⽤補助端⼦ Alternate Mode⽤, ⾳声伝送⽤, USB 3.2データ転送⽤端⼦ ❏ プラグ
  25. USB4 ❏ USBの新しい規格 ❏ “USB”と”4”の間にスペース等は無い ❏ Type-Cへの統⼀がより加速する 25

  26. 26 まとめ

  27. まとめ 表裏がない︖ ➔ ある。だけど気にしなくていい。 あらゆるデバイスへ電⼒供給できる? ➔ PD対応デバイスであれば100Wまで、 ⾮対応なら15Wまで。 ケーブルをType-Cに統⼀できる︖ ➔

    できる。でもその種類やアダプタには注意。 オモテ: Type-Cはデータ通信・映像信号・電源を同じ 形状に纏められる夢のようなコネクタ ウラ: しかし、その分仕様が複雑です。 理解して安全に使いましょう︕ 質問はTwitter #camphor_day にて募集します︕ 27
  28. 参考⽂献 ❏ USB Implementers Forum, “USB Type-C® Locking Connector Specification

    Revision 1.0,” https://www.usb.org/sites/default/files/documents/usb_type- c_locking_connector_specification_rev_1_0_20160309_0.pdf, (2021-03-23) ❏ USB 3.0 Promoter Group, “USB Type-C® Cable and Connector Specification Revision 2.0,” https://www.usb.org/document-library/usb-type-cr-cable-and- connector-specification-revision-20, (2021-03-26) ❏ USB 3.0 Promoter Group, “USB Power Delivery Specification Revision 3.0, Version 2.0,” https://usb.org/document-library/usb-power-delivery, (2021-03-27) ❏ USB Power Delivery Group. “USB Power Delivery,” https://www.usb.org/document-library/usb-power-delivery-0, (2021-03-27) ❏ 野崎 原生ほか, インターフェース・デザイン・シリーズ, USB Type-Cのすべて, CQ出版, 2020-01-01 使用したUSB電力メータ: AVHzY CT-3 USB 3.1 Power Meter Tester Digital Multimeter Current Tester Voltage Detector Lua interpreter integrated DC 26V 6A, https://www.avhzy.com/ 28