Spesifikasi USB 3.1 yang baru-baru ini diperkenalkan hadir dengan konektor baru yang akhirnya memecahkan masalah terbesar dengan spesifikasi USB asli — persyaratan untuk orientasi mekanis. Semua konektor dan kabel USB sebelumnya dikunci sehingga hanya dapat dicolokkan dengan satu cara; juga, kabel tidak dapat dibalik (lihat juga Memperkenalkan USB Tipe-C — USB untuk Sistem Abad 21 ).
Yah, mungkin ini bukan “masalah terbesar”, tapi ini tentu mengganggu. Dalam pengalaman saya, dibutuhkan tidak kurang dari tiga upaya untuk berhasil menyambungkan kabel USB ke bagian belakang komputer atau ponsel saya. Seperti yang Anda lihat pada gambar di bawah, konektor USB 3.1 Type-C yang baru akhirnya menghadirkan simetris mekanis ke dunia USB.
(Sumber:Duane Benson)
USB 3.1 adalah peningkatan yang signifikan, termasuk kemampuan daya ekstra, data berkecepatan lebih tinggi, dan kabel pintar yang dapat dibalik yang dapat dipasang dalam orientasi apa pun. Salah satu kelemahannya adalah kerumitan ekstra. Kabel pintar spesifikasi lengkap memiliki elektronik di dalamnya yang memungkinkannya menentukan dengan tepat apa yang dibicarakan di setiap sisi dan menyesuaikannya. Hal ini memungkinkannya untuk mengakomodasi sejumlah format data cepat yang menyilaukan serta berbagai tingkat pengisian saat ini.
Membaca spesifikasi bisa sedikit menakutkan jika dibandingkan dengan konektor USB Micro-B dan FTDI USB 2.0 ke chip UART yang sebagian besar dari kita sudah terbiasa dengan mikrokontroler. Namun, setelah meneliti ini lebih jauh, saya menemukan bahwa, meskipun konektor itu sendiri tidak kompatibel dengan kabel yang lebih lama, spesifikasi 3.1 akan mengakomodasi sinyal data dasar USB 2.0 dengan kompleksitas tambahan yang minimal. Dimungkinkan, tidak sulit, dan didukung secara resmi, untuk menyambungkan konektor Type-C ke desain USB 2.0 yang sudah ada.
Penggunaan konektor Tipe-C pertama saya datang dalam penggaris elektronik yang saya rancang dengan pembuat proyek produktif dan direktur editorial Embedded.com, Max Maxfield. Penggaris akan kompatibel dengan Arduino dan akan diprogram melalui USB. Dalam implementasi aslinya, seperti yang saya lakukan dengan sebagian besar desain saya, saya meletakkan chip FTDI FT231X untuk menghubungkan UART pada MCU dan konektor USB Micro-B. Dalam inkarnasi desain ini, saya mempertahankan konektor Micro-B, tetapi saya juga menambahkan konektor Type-C. Penggaris masih akan berbicara melalui protokol USB 2.0, tetapi dapat berkomunikasi melalui kabel Micro-B atau kabel Tipe-C baru.
Diagram di bawah menunjukkan tata letak pin untuk koneksi sinyal, daya, dan arde, seperti yang terlihat pada tampilan konektor.
(Sumber:Duane Benson)
Anda dapat melihat bahwa konektor dua sisi ini memiliki semua pin daya dan arde, bersama dengan pin USB 2.0 D+ dan D-, yang diduplikasi pada sisi yang berlawanan secara diagonal. Karena saya hanya membahas kompatibilitas USB 2.0, kita hanya perlu mengkhawatirkan pin D+, D-, Vbus, Ground, CC1, dan CC2. Konektor TX1/2/+/-, RX1/2/+/, dan SBU1/2 digunakan untuk mode kecepatan dan alternatif yang lebih tinggi, seperti kecepatan penuh 3.1, DisplayPort, dan HDMI.
Hanya sambungan daya, arde, D+, dan D- yang dicerminkan dengan tepat. Dalam kasus mode 3.1 berkecepatan lebih tinggi, elektronik di kabel pintar memastikan bahwa sinyal pergi ke tempat yang seharusnya. Spesifikasi mensyaratkan bahwa kabel hanya membawa satu pasang D+ dan D-, sedangkan konektor memiliki kedua set. Ini masih menyediakan koneksi universal dan reversibel, tetapi dengan dua kabel lebih sedikit.
Pin CC1 dan CC2 digunakan untuk resistor pull-down untuk menginstruksikan kabel pintar, atau perangkat upstream, mengenai orientasi kabel dan opsi pengiriman daya. Dalam kasus saya, perangkat USB 2.0 dasar memerlukan resistor pull-down 5.1K (R3 dan R4) pada CC1 dan CC2.
(Sumber:Duane Benson)
J2 adalah konektor Type-C, sedangkan J1 adalah konektor Micro-B. Semua pin D dan pin D+ masing-masing terhubung ke pin FT231X (U2) USBDM dan USBDP melalui resistor 27 ohm (R1 dan R2), sama seperti pada pengaturan USB 2.0 saja. Saya dapat membiarkan yang lainnya tidak terhubung.
Saya menambahkan dioda proteksi (D20 dan D21) untuk menjaga arus 5 volt dari satu kabel naik kembali ke kabel lainnya — jika keduanya dicolokkan secara bersamaan — dan berpotensi merusak satu atau sistem lainnya. Tabrakan saluran data yang disebabkan oleh kedua kabel yang dicolokkan tidak akan merugikan apa pun — itu tidak akan berfungsi — jadi saya menghentikan perlindungan itu (saya mengandalkan pengguna untuk tidak melakukan ini).
Pada tata letak di bawah, Anda dapat melihat ukuran relatif konektor Micro-B (J1) di sebelah kiri dibandingkan dengan konektor SMT/Thru-hole Type-C (J2) di sebelah kanan.
(Sumber:Duane Benson)
Untuk tampilan yang lebih baik, gambar di bawah ini menunjukkan, konektor USB Micro-B (kiri atas), konektor USB Type-C yang dipasang di permukaan (SMT) saja (tengah atas), dan gabungan SMT dan Type-C lubang tembus konektor (kanan atas), di sebelah uang receh AS (kiri bawah).
(Sumber:Duane Benson)
Saya, misalnya, dengan cemas menunggu adopsi konektor USB Type-C secara umum dan meluas. Sampai saat itu, selama saya memiliki ruang papan yang tersedia, saya akan meletakkan kedua konektor di papan saya. Bagaimana dengan kamu? Apakah Anda sudah menerapkan konektor USB Type-C di sistem tertanam Anda? Jika tidak, kapan Anda mengantisipasinya?
