اللقطات الماضية: USB-C ، الكبل الوحيد الذي يحكمهم جميعًا

انتهت معركة الموصل السلكي للهواتف الذكية وأصبح USB-C هو الطريق إلى الأمام. يمكن لهذا المنفذ متعدد الوظائف القيام بكل شيء تقريبًا: يمكنه شحن الأجهزة ونقل البيانات وإدارة إخراج الصوت والفيديو وحتى توصيل الملحقات.

كيف وصلنا إلى هنا؟ حسنًا ، حاول الاتحاد الأوروبي منذ سنوات إقناع مصنعي الإلكترونيات بالاستقرار على معيار مشترك لتجنب الفوضى (والهدر) التي تخلقها الموصلات المسجلة الملكية. في البداية كان microUSB هو الموصل المفضل ، ولكن مع وصول USB Type C أو USB-C باختصار ، انتقلت الصناعة إلى المعيار الجديد.

وبفضل بعض لوائح الاتحاد الأوروبي التي من المقرر أن تدخل حيز التنفيذ في أواخر عام 2024 ، يعد USB-C إلزاميًا لجميع الأجهزة الإلكترونية المحمولة تقريبًا (مع بعض الاستثناءات للأجهزة الأصغر مثل الساعات الذكية).

تبنى معظم صانعي الهواتف الذكية USB-C بسهولة ، تمامًا كما فعلوا مع microUSB من قبل. المانع الرئيسي الوحيد هو Apple ، التي لا تزال تستخدم Lightning على أجهزة iPhone و AirPods و EarPods - وقد تحول كل شيء آخر إلى USB-C ، بما في ذلك جهاز التحكم عن بعد لجهاز Apple TV الجديد.

نعتقد أن نطاق Apple هو مثال جيد على سبب جودة USB-C. الإضاءة هي في الأساس منفذ USB 2.0. هذا يعني بطء نقل البيانات عند مزامنة الملفات بين iPhone وجهاز كمبيوتر أو عند نقل صور RAW من بطاقة الذاكرة إلى جهاز iPad.

هل تعلم أن هناك بالفعل قارئ بطاقات يعتمد على Lightning يعمل بسرعات USB 3.0؟ لذلك من الممكن إجراء عمليات نقل أسرع ، ولكن يبدو أن هذا إنجاز صعب التحقيق ، ولا يدعمه سوى iPad Pro. وحتى مع ذلك ، لم تصدر Apple بطاقة فيديو يمكن أن تتجاوز 1080 بكسل.

البرق محدود أيضًا في كمية الطاقة التي يمكنه حملها. يتفوق شاحن iPhone بقوة 30 واط ، بينما يمكن لشاحن Apple USB-C لأجهزة MacBooks الجديدة توفير 140 واط. حسنًا ، هذا ليس قياسيًا تمامًا ، ولكنه ليس أيضًا الحد الأقصى الذي يمكن أن يقدمه USB-C.

دعنا نحاول إبقاء الأشياء منظمة وتحليل الوظائف الرئيسية لـ USB-C واحدة تلو الأخرى.

البيانات

ولد USB كمنفذ بيانات. USB 1.0 و 1.1 بطيئان وبالكاد يتم تذكرهما الآن ، ولا يزال USB 2.0 حيًا جدًا. يحتوي USB-C على إجمالي 24 دبوسًا ، 12 على كل جانب (حسنًا ، 22 دبوسًا ، لكن دعونا لا نتورط في التفاصيل). يوجد في المنتصف زوج واحد D + / D ، وهو اتصال البيانات لكابل USB 2.0 النموذجي وهو إلزامي لـ USB-C. هذا يضمن أن جميع الكابلات لديها على الأقل بعض التوصيل.

طرف توصيل كابل USB من النوع C

أضاف USB 3 أزواجًا إضافية من الكابلات لنقل البيانات: هناك أربعة أزواج إضافية في قابس USB-C. بينما يقتصر USB 2 على 480 ميجابت في الثانية ، فإن الكابلات الإضافية لكابل USB-C تسمح بنقل سرعات تصل إلى 10 و 20 و 40 وحتى 80 جيجابايت في الثانية.

ملاحظة سريعة: يتم استخدام موصل USB-C بواسطة USB بالطبع ، ولكن أيضًا بواسطة Thunderbolt. تم تعيين هذا التمييز على الاختفاء لأن USB 4 يعتمد على Thunderbolt 3 والإصدار الجديد 2 من USB 4 يعتمد على Thunderbolt 4.

هناك تطبيق آخر مثير للاهتمام وهو يحمل إشارات PCI-Express - وهي في الأساس نسخة سلكية من فتحات PCIe على اللوحة الأم للكمبيوتر. سمح ذلك لوحدات معالجة الرسومات الخارجية بالاتصال بأجهزة الكمبيوتر المحمولة باستخدام كابل واحد.

الفيديو

استخدام آخر شائع لـ USB-C هو إخراج الفيديو. من المحتمل أن يكون DisplayPort هو الاستخدام الأكثر شيوعًا ، وقد حل USB-C إلى حد كبير محل منفذ DP القديم الكبير. الأهم من ذلك ، أنها ليست بيانات أو فيديو ، إنها بيانات وفيديو وقوة.

يسمح هذا لجهاز واحد بالاتصال بلوحة وصل تضيف منفذ HDMI قياسيًا ، ومنافذ USB من النوع A و Type-C ، وربما قارئ بطاقة ، ومآخذ صوت وميكروفون ، وما إلى ذلك. هذه المحاور مضمنة في بعض الشاشات ، مما يتيح لك لبدء تجربة سطح مكتب كاملة عن طريق توصيل كابل واحد.

هذا مفيد جدًا لأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، بالطبع ، لكن العديد من مصنعي الهواتف الذكية يقدمون أوضاعًا لسطح المكتب: DeX من Samsung ، و Motorola's Ready For ، وحتى Huawei لديها واحد. لدى Apple واحد أيضًا ، Stage Manager لجهاز iPad Pro (الذي يستخدم USB-C بالطبع).

تتوفر أيضًا خيارات أخرى إلى جانب محولات DisplayPort و MHL و HDMI. بعض هذه المحولات عبارة عن محولات نشطة يتم تحويلها من معيار إلى آخر ، ولكن هناك أيضًا محولات سلبية بسيطة.

Audio

سنذكر الصوت هنا بسرعة. يمكن لـ USB تشغيل DAC خارجي يمكنك توصيل سماعات الرأس به. ومع ذلك ، كما هو الحال مع الفيديو ، هناك أيضًا خيار سلبي: وضع ملحق محول الصوت.

يحتوي USB-C على الكثير من المسامير للعمل معها ، ويمكن إعادة تعيين بعضها على الأسلاك اللازمة لمقبس TRRS النموذجي ، لذلك يمكن لمحول سلبي بسيط توصيل سماعة رأس بميكروفون. لاحظ أن هذا وضع تناظري بحت وأن الدوائر الرقمية مفصولة لتجنب الضوضاء.

الطاقة

يحتوي معيار USB الأساسي على حدود طاقة منخفضة إلى حد ما (500mAh لـ USB 2.0) ، على الرغم من أن معظم الشركات المصنعة لا تتبع المعيار حرفياً ، لذا فإن محولات 10W شائعة جدًا.

من الواضح أن الشركات المصنعة تريد أن تبرز منتجاتها ، والشحن السريع هو إحدى الطرق للقيام بذلك ، خاصة الآن بعد أن أصبحت بطاريات الهواتف الذكية بسعات تتراوح من 3 إلى 6,000 مللي أمبير في الساعة. وقد أدى ذلك إلى العديد من الحلول الخاصة مثل Qualcomm's Quick Charge و Oppo VOOC.

ومع ذلك ، فإن الطريقة القياسية هي USB Power Delivery (USB-PD للاختصار). حدد الإصدار الأولي الفولتية المختلفة والمستويات الحالية التي يمكن دعمها: 2 أمبير عند 5 فولت ، بالإضافة إلى 3 أمبير أو 5 أمبير عند 12 فولت أو 20 فولت. أعطى هذا Power Delivery نطاقًا واسعًا جدًا من 10W إلى 100W.

ومع ذلك ، تتطلب هذه الفولتية الثابتة تحويل DC إلى DC داخل الهاتف لتقليلها إلى شيء أكثر ملاءمة لبطارية الليثيوم بالداخل. قدمت USB-PD Revision 2 مزيدًا من الفولتية - 9 فولت و 15 فولت - لكن هذا لم يكن كافيًا.

يسمح الإصدار 3 للأجهزة بالاتصال بشواحنها وطلب جهد معين. يمكن أن تختلف من 3.3 فولت إلى 21 فولت ويمكن ضبطها بدقة بزيادات 20mV. يتم تمييز أجهزة الشحن التي تدعمها على أنها "مصدر طاقة قابل للبرمجة". بهذه الطريقة يكون الشاحن هو الشخص الذي يتعامل مع الحرارة الزائدة وليس الهاتف (بطاريات الليثيوم لا تحبها عندما تسخن الأشياء).

يضيف أحدث معيار USB-PD نطاق الطاقة الممتد مزيدًا من الفولتية الثابتة: 28 فولت و 36 فولت و 48 فولت. جعل هذا الحد الأقصى الجديد 240 واط من الطاقة (48 فولت عند 5 أمبير) ، وهو ما يكفي حتى لأجهزة الكمبيوتر المحمولة المتينة (على الرغم من أن الهواتف قريبة بالفعل من حد 240 واط). يوجد أيضًا خيار طاقة جهد قابل للتعديل جديد ، والذي يسمح للجهاز بضبط الجهد تدريجياً بين 15 فولت و 48 فولت في خطوات 100 مللي فولت.

لاحظ أنه لأسباب أمنية ، تتطلب هذه الكابلات القوية شريحة تسمى “e-marker”. تشير هذه الشريحة إلى الشاحن والهاتف (أو الكمبيوتر المحمول أو أي شيء آخر) إلى أن الكابل قادر على حمل الطاقة الإضافية.

بعض الانتقادات

بقدر ما نحب USB-C ، لا يمكننا التظاهر بأنه مثالي. مشكلتنا الرئيسية الوحيدة هي أنه في حين أن لديها العديد من القدرات ، ليست كل الأجهزة ولا كل الكابلات تدعم كل شيء. العديد من الميزات التي ذكرناها أعلاه اختيارية.

أسوأ جزء هو أنه قد يكون من الصعب جدًا معرفة الأجهزة والكابلات التي تدعم ماذا. يحاول USB-IF إصلاح الأشياء باستخدام ملصقات جديدة تشير بوضوح إلى مقدار البيانات والطاقة التي يمكن أن يحملها كابل معين.

يجب أن يصلح هذا أيضًا شكوانا الأخرى ، فقد أصبح نظام التسمية وحشًا مطلقًا. هل تعلم أن USB 3.0 لم يعد موجودًا؟ تمت إعادة تسميته بـ USB 3.1 Gen 1. ولكن هذا لم يعد موجودًا أيضًا ، فهو الآن USB 3.2 Gen 1.

أصبحت الأمور أكثر تعقيدًا مع عناوين مثل USB 3.2 Gen 2 × 2. قرف. لحسن الحظ ، سيتم استبدال كل ذلك بملصقات أكثر وضوحًا: USB 5 جيجابت في الثانية و USB 10 جيجابت في الثانية و USB 20 جيجابت في الثانية و USB 40 جيجابت في الثانية (ومن المفترض أن يكون USB بسرعة 80 جيجابت في الثانية قريبًا). أفضل بكثير.

بالنسبة للطاقة ، سيكون هناك مستويان: USB 60W و USB 240W. لن يكون هناك ملصق 100W حيث يبدو أن الفرق بين كبلات 100W و 240W صغير بما يكفي أنه عندما يتم تشغيل الملصقات الجديدة ، لن يكون من المنطقي بيع كبلات 100W.

وفي الختام

كان USB-C رائعًا - نستخدمه لشحن الهواتف وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وسماعات الرأس وشفرات الحلاقة والمصابيح اليدوية وأي شيء آخر يحتوي على بطارية بداخله ويتناسب مع حقيبة ظهر.

لقد سمح لنا بإنشاء أماكن عمل مريحة على مكاتبنا مع الشاشات ولوحات المفاتيح والفئران وما إلى ذلك ، وكل ذلك تم إحياءه من خلال توصيل كابل واحد. وبالنظر إلى أن أحدث المعايير تسمح له بحمل بيانات وطاقة أكثر بكثير من المواصفات الأصلية ، فمن المحتمل أن USB-C لم يتم تطويره بعد.

هل سيكون هناك USB-D؟ ربما ، ولكن ليس في أي وقت قريب. هل سيتخلى العالم عن الأسلاك ويصبح لاسلكيًا؟ ربما لا - إنها ليست طريقة فعالة للتحميل. إنه ليس رائعًا بالنسبة للبيانات ، حيث أن شبكة Wi-Fi بسرعة 2.4 جيجا هرتز مزدحمة بالفعل بشكل مؤلم في المباني السكنية ، كما أن 5 جيجا هرتز أصبحت مزدحمة للغاية ، مما دفع تحالف Wi-Fi للانتقال إلى النطاق 6 جيجا هرتز.

بالنسبة للمستقبل المنظور ، يعد USB-C هو الكبل الوحيد الذي يحكمهم جميعًا.