منفذ USB-C الرائع. أصبح موجودًا في كل مكان الآن. حتى Apple استسلمت أخيرًا ونقلت مجموعتها بأكملها إليه. والأفضل من ذلك، يمكنك حتى شحن بطاريات AA باستخدام USB-C. وبهذا المعدل، ما الذي لن يستخدم USB-C؟ بالطبع، إحدى أكبر مزاياه هي إمكانية عكسه: على عكس USB-A أو USB-B أو HDMI، يمكنك قلب كابل USB-C في أي اتجاه وسيعمل تمامًا بنفس الطريقة. حسنًا – بالنسبة لك على الأقل.
مؤخرًا، واجهت كابل USB-C كان أبطأ من المفترض أن يكون. ولكن، في المرة التالية التي قمت بتوصيله، عمل بشكل جيد. ثم في المرة التالية، لم يعمل. أدركت حينها أن اتجاهًا واحدًا يعمل، لكن الآخر لا يعمل. لقد تم اختراق وعد إمكانية الانعكاس، لذلك كان علي التحقيق. فعلت ذلك، وتعلمت أكثر مما توقعت عن الأعمال الداخلية لموصل USB-C.
روابط سريعة
ولكن… ما هو USB-C في الواقع؟
موصل ذو دبابيس كثيرة
يُعد USB-C معيارًا للموصل. إنه مستطيل مستدير بـ 24 دبوسًا في الداخل. يعرض المقبس (المنفذ الموجود على هاتفك أو جهاز الكمبيوتر المحمول) 24 نقطة اتصال. يحتوي القابس الموجود على الكابل تقنيًا على 24 نقطة اتصال أيضًا، ولكن بعضها مرتبط داخليًا ببعضها البعض، لذلك ينتهي بك الأمر بعدد أقل من التوصيلات المستقلة داخل الكابل مما قد يشير إليه عدد الدبابيس. المزيد عن ذلك لاحقًا.
إذا ألقيت نظرة فاحصة على منفذ USB-C، يمكنك رؤية نقاط الاتصال الصغيرة في الداخل. أعلاه، يمكنك رؤية منفذ USB-C على هاتفي القديم Nothing Phone (1) وجهاز MacBook. منفذ USB-C الموجود على شاحن Apple أكثر وضوحًا، لكنه يفتقد بعض الدبابيس لأنه مخصص للشحن فقط، وليس للبيانات عالية السرعة.
دليل USB-C المختصر
الجداول والمخططات
الكثير من الدبابيس، لكنها ليست مجرد دبابيس متصلة بالأسلاك. يخدم كل منها غرضًا محددًا. إليك مخطط مبسط قمت بإعداده لعرض الدبابيس الموجودة على مقبس USB-C (المنفذ). هذا لمنفذ USB-C كامل الميزات؛ ليس كل كابل أو شاحن يستخدم كل هذه بالفعل.
في العديد من الكابلات المستخدمة في الواقع، يتم تطبيق زوج الإشارة التفاضلية D+/D− الخاص بـ USB 2.0 كزوج واحد مشترك بين جانبي الموصل، وبالتالي فهو يعمل داخليًا وكأنه “زوج واحد يعمل في كلا الاتجاهين”، حتى لو بدا مختلفًا بعض الشيء في المخططات المختلفة. لذا، بالنسبة لموصل USB-C، سيكون لديك شيء مشابه لما يلي:
| الأطراف | التسمية | الوصف |
|---|---|---|
| ⬛A1, A12, B1, B12 | GND | أطراف التأريض. |
| 🟥A4, A9, B4, B9 | VBUS | طاقة الناقل. +5 فولت بشكل افتراضي (أعلى مع التفاوض على USB Power Delivery). |
| 🟪A5 | CC1 | القناة 1 للتكوين. القناة النشطة عندما يكون الموصل في الاتجاه A. تستخدم لاكتشاف الدور/الاتجاه واتصالات USB-PD. |
| 🟪B5 | CC2 | القناة 2 للتكوين. القناة النشطة عندما يتم قلب الموصل. |
| 🟩A6, B6 | D+ | USB 2.0 D+. داخل الكابل، عادة ما يتم ربط هذه الأطراف معًا في زوج تفاضلي واحد. |
| 🟩A7, B7 | D− | USB 2.0 D−. يتم ربطها أيضًا داخليًا في الغالب. |
| 🟧A8, B8 | SBU1/SBU2 | أطراف الاستخدام الجانبي، تستخدم بشكل أساسي للأوضاع البديلة (على سبيل المثال، DisplayPort AUX، ومحولات الصوت، وتصحيح الأخطاء). |
| 🟦A2, A3 | TX1+/TX1− | زوج إرسال فائق السرعة (المسار 1 TX). |
| 🟦B11, B10 | RX1+/RX1− | زوج استقبال فائق السرعة (المسار 1 RX). |
| 🟦B2, B3 | TX2+/TX2− | زوج إرسال فائق السرعة (المسار 2 TX). |
| 🟦A11, A10 | RX2+/RX2− | زوج استقبال فائق السرعة (المسار 2 RX). |
في الواقع، كان USB 2.0 Type-A يحتوي (ولا يزال) على أربعة أطراف فقط: GND، و VBUS، و D+، و D−. هذا يكفي لنقل البيانات الأساسي والشحن بـ 5 فولت. يحتفظ USB-C بهذه الأطراف، ثم يضيف المزيد من أطراف الطاقة، والأزواج التفاضلية عالية السرعة، والأطراف الجانبية فوقها.
إذا نظرت عن كثب إلى تخطيط الأطراف، فستجد أن الصفين A و B ليسا متطابقين تمامًا. إنهما متماثلان بما يكفي ليكون الموصل قابلاً للانعكاس، ولكن هناك اختلافات طفيفة مهمة. وهنا تصبح الأمور مثيرة للاهتمام.
USB-C ليس قابلاً للانعكاس “ميكانيكيًا” بشكل كامل
التماثل، ولكن مع وجود مشكلة
|
| تذكر: مقابس الصوت كانت رائجة قبل كل شيء آخر. |
فكر في موصل آخر قابل للعكس. يخطر ببالي مقابس الصوت الملونة قياس 3.5 مم الموجودة في جهاز الكمبيوتر الخاص بي. هذه المقابس قابلة للعكس بزاوية 360 درجة؛ يمكنك تدويرها كما لو كانت لعبة تململ وستظل تعمل. لست متأكدًا مما إذا كانت “قابلية العكس” هي الهدف التصميمي لمقابس الصوت في الأصل، لكنها كانت بالتأكيد الهدف من تصميم منافذ USB-C. لم تكن قابلية العكس مجرد تأثير جانبي غير مقصود، بل كانت الهدف الرئيسي، وقد بذل المهندسون (بارك الله فيهم) جهودًا كبيرة لتحقيق ذلك.
إن وجود عدة نقاط توصيل أرضية (GND) و VBUS) أمر منطقي لزيادة الموثوقية والقدرة على التعامل مع التيار. ولكن USB-C يتجاوز ذلك ويضاعف نقاط توصيل البيانات المهمة بحيث يعمل الموصل سواء قمت بإدخاله “مع توجيه الشعار للأعلى” أو “مع توجيه الشعار للأسفل”. ومع ذلك، فهو ليس مجرد قطعة معدنية غبية ومتطابقة تمامًا.
في الواقع، مع وجود نقاط توصيل GND و VBUS، بالإضافة إلى زوج البيانات USB 2.0 D+/D−، لا يمكنك حقًا أن تخطئ. بغض النظر عن طريقة توصيله، فإنه يتصل بنظائره وكل شيء على ما يرام. ومع ذلك، فإن USB 3.x عالي السرعة و DisplayPort و Thunderbolt، تهتم كثيرًا بالمسار الصحيح.
لنتخيل قابسًا يتصل بمقبس. هناك طريقتان يمكن أن يحدث بهما هذا الاتصال، دعنا نسميهما الاتجاه أ والاتجاه ب. عندما تقلب القابس، فإن أزواج SuperSpeed لا تصطف بشكل سحري مع نفس الوسادات.
| الاتجاه أ | الاتجاه ب |
| يتم إدخال القابس بحيث تتوافق الدبوس A1 الخاص به مع A1 الموجود على المقبس. يتوافق الزوج عالي السرعة المسمى TX1 على القابس مع مجموعة واحدة من وسادات السرعة العالية (المسار 1) على المقبس، ويتوافق RX1 مع زوج الاستقبال المقابل. | اقلب الموصل. الآن، يتصل نفس الزوج النحاسي الفعلي داخل الكابل بوسادات المسار الأخرى (المسار 2) على المقبس. |
يستخدم معيار **USB 3.x** (بغض النظر مؤقتًا عن تعقيدات **USB 3.2 x2** متعدد المسارات و **USB4 / Thunderbolt**) زوج إرسال واحد وزوج استقبال واحد للبيانات. إذن، إذا كان الموصل يظهر كـ “المسار 1” أو “المسار 2” اعتمادًا على الاتجاه، فكيف يعرف الجهاز مجموعة الدبابيس التي يجب استخدامها فعليًا؟ هذا ما تتعامل معه دبابيس **CC**.
ماذا تفعل دبابيس CC؟
المنفذ يعرف أي اتجاه هو الأعلى
|
| تظهر الدبابيس بشكل أوضح في موصل **USB-C**، حيث توجد نقاط التلامس النحاسية على اللسان الصغير داخل الموصل. |
دبابيس **CC** هي بمثابة المنسق الاجتماعي لـ **USB-C**. فهي تحدد من هو المضيف، ومن هو الجهاز، ومن يوفر الطاقة، ومقدار الطاقة، والأهم بالنسبة لنا، أي اتجاه للموصل هو المستخدم حاليًا (سنبقي الأمر بسيطًا هنا).
من جهة الموصل، يتم توصيل نقطة اتصال **CC** (**A5** على جانب واحد من اللسان، و **B5** على الجانب الآخر) من خلال مقاومات مختلفة اعتمادًا على نوع الكابل. من جهة الجهاز، يحتوي المنفذ على مقاومات رفع أو سحب تسمح له بالكشف عما إذا كان هناك شيء متصل على الإطلاق، وما إذا كان هذا الشيء جهازًا أو شاحنًا أو ملحقًا، وأي دبوس **CC** (**CC1** أو **CC2**) نشط حاليًا، أي أي جانب من الموصل هو “الأسفل”.
إذا كان **CC1** (**A5**) هو الذي ينتهي به الأمر متصلاً، يقول الجهاز: “حسنًا، هذا هو الاتجاه **A**؛ المسار السريع 1 الأقرب إلى **CC1** هو الذي يجب أن أستخدمه.” أما إذا كان **CC2** (**B5**) هو الذي ينتهي به الأمر متصلاً، فإن الجهاز يعرف أنه الاتجاه **B** ويستخدم بدلاً من ذلك المسار الأقرب إلى **CC2**.
بعبارة أخرى:
- الاتجاه A ← CC1 نشط ← يقوم المنفذ داخليًا بتعيين المسار 1 إلى الزوج السريع النشط للكابل.
- الاتجاه B ← CC2 نشط ← يعيد المنفذ التعيين إلى المسار 2 بدلاً من ذلك.
الموصل نفسه متماثل فعليًا، ولكن الإلكترونيات الموجودة خلفه تقوم ببعض التبديل بحيث يبدو الأمر برمته قابلاً للانعكاس. **USB-C** مع بيانات **USB 3.x** المناسبة ليس قابلاً للانعكاس ميكانيكيًا بشكل كامل. في الواقع، هناك منطق يعيد توجيه المسارات لتتناسب مع الاتجاه.
لماذا يهمك أي من هذا؟
حلوة القصة، ولكن ماذا الآن؟
إذا كنت تستخدم كابل USB-C للشحن فقط أو لنقل البيانات الأساسية بسرعة USB 2.0، فإن اتجاه توصيله لا يهم حقًا. في هذه الحالة، يعتبر الموصل “قابل للانعكاس بالكامل” فيما يتعلق بما تفعله. ولكن، تصبح الأمور أكثر تعقيدًا عندما يكون هناك عطل ما. على سبيل المثال، لنفترض أن زوج الإرسال فائق السرعة (SuperSpeed) على أحد جانبي القابس تالف. تخيل أن TX1 على القابس (الدبابيس A2 و A3) قد تعطل:
- إذا قمت بتوصيله بالاتجاه الذي يختار فيه الجهاز المسار 1 (الجانب الذي يستخدم TX1/RX1)، فسيفشل رابط USB 3.x، وعادةً ما تعود الأجهزة إلى USB 2.0.
- إذا قلبت الكابل، فسيستخدم المنفذ الآن المسار الآخر (TX2/RX2)، والذي قد يكون سليمًا. فجأة، يبدو أن نفس الكابل “يعمل بشكل أفضل” عند توصيله بالاتجاه الآخر.
هذا بالضبط نوع السلوك الذي رأيته مع الكابل الخاص بي. أعطاني أحد الاتجاهات بيانات سريعة بينما كان الآخر أبطأ بشكل ملحوظ. في هذه الحالة، قمت بتمييز الاتجاهات العاملة بعلامة على كلا الطرفين، والآن يعمل بشكل جيد. وينطبق المنطق نفسه على منفذ الجهاز. على سبيل المثال، لنفترض أن الدبوس D+ في A6 على منفذ USB-C الخاص بهاتفك مثني أو متسخ:
- قم بتوصيل كابل بحيث يتماشى زوج USB 2.0 الخاص به مع A6/A7: قد تفشل بيانات USB 2.0، أو قد يتردد الهاتف بين الاتصال والانفصال.
- اقلب القابس بحيث يهبط زوج USB 2.0 الخاص بالكابل الآن على B6/B7 بدلاً من ذلك: فجأة، يعود نقل البيانات الأساسي والشحن إلى العمل بشكل طبيعي مرة أخرى.
لهذا السبب يبدو تغيير الاتجاه أحيانًا وكأنه إصلاح لمنفذ أو كابل غير مستقر. أنت تقوم حرفيًا بنقل الاتصال بعيدًا عن نقطة تلامس تالفة إلى نسخة مكررة سليمة.
USB-C رائع
(حتى لو لم يكن التسويق كذلك)
|
| كابل USB-C رديء الجودة، غالبًا ما يتم تعبئته مع ملحقات رخيصة الثمن. |
إن USB-C ليس مجرد “مجموعة من الأسلاك”، مثل تلك التي تراها عندما تقوم بـ تجعيد كابلات Ethernet بنفسك
. الأمر يتطلب بعض التفصيل. ففي داخل أي جهاز USB-C جيد (وفي بعض الحالات، داخل الكابل نفسه)، توجد شريحة سيليكون تراقب دبابيس CC، لتحديد هوية الأطراف المتصلة، واتجاه توصيلها، ومقدار الطاقة الآمن، وأي مسار عالي السرعة يجب تفعيله.
لسوء الحظ، في الواقع العملي، سمعة USB-C قد تضررت قليلاً بسبب الطريقة التي يتم بها تسويق الكابلات والمنافذ الخاصة به. ظاهريًا، ترى 24 دبوسًا على الموصل الأنثوي وما يصل إلى 24 نقطة اتصال على الموصل الذكري، ولكن في العديد من الكابلات الرخيصة، يتم توصيل مجموعة فرعية فقط من هذه النقاط فعليًا. هذا مسموح به: USB-C هو معيار للموصل، وليس ضمانًا بأن كل تطبيق يدعم كل ميزة.
بالنسبة لمعظم الأجهزة، الحد الأدنى المطلق هو GND (الأرضي)، VBUS (الطاقة)، وزوج USB 2.0 D+/D−. كل شيء أبعد من ذلك هو أسلاك إضافية اختيارية. يمكنك رؤية أحد الكابلات التي قمت بتفكيكها (بقسوة) أعلاه.
في بعض الأحيان، كل ما تحتاجه هو قلب الكابل
هذا هو التفسير المطول لسبب تباطؤ كابل USB-C الخاص بي عند توصيله في اتجاه واحد وتسارعه مرة أخرى عند قلبه. عندما تكون مجموعة واحدة من الدبابيس أو مسار واحد متقطعًا، فقد يتجنب الاتجاه الآخر التلف ويبدو الأمر كما لو تم إصلاحه.
على أي حال، آمل أن يمنحك هذا تقديرًا جديدًا لكم السحر الذي يختبئ خلف منفذ USB-C الصغير والبريء المظهر. ويرجى إخباري إذا كنت قد أخطأت في أي شيء.
