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

heyhoe
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。

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)

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  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

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  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

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  4. 4
    USB Type-C
    使ってますか?

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  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

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  6. 6
    表裏が無い?
    (タイトル回収)

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  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

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  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

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  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

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  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”

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  11. 11
    あらゆるデバイスへ
    電⼒供給できる?

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  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

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  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

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  14. 参考:
    プルアップ
    抵抗値
    14

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  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

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  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

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  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

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  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, [email protected] が必須
    ■ しかし実際は [email protected], [email protected] のみ
    18

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  19. 19
    ケーブルをType-Cに
    統⼀できる?

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  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

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  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

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  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

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  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

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  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

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  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

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  26. 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

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  27. 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

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