Tout sur l'USB

Oct 12, 2023

Câbles et connecteurs USB-C : ce sont des sujets controversés, et à juste titre - je ne veux pas prendre de coups. Je vais également vous montrer que les choses ne doivent pas être si mauvaises pour vous, tant que vous êtes prêt à appliquer quelques astuces et à ajuster vos attentes.

Vous pouvez avoir un tas de câbles USB-C, et ils peuvent tous se ressembler, mais vous avez probablement constaté qu'ils ne sont pas les mêmes en interne, et souvent il n'y a pas d'étiquette en vue. Oui, c'est plutôt mauvais, et on pourrait dire que ça s'aggrave.

Je tiens à préciser que je ne parle ici que des câbles USB C mâle – USB C mâle. Alors que les câbles comme USB-A vers USB-C sont populaires, ils sont assez simples ; vous obtenez des données USB 2.0 ou USB 3.0 et 2 A de courant au maximum, et la prise USB-C est généralement câblée en tant que "hôte, fournira cinq volts", ce qui est défini par une résistance de rappel. De plus, bien que des câbles tels que "Type-C vers DisplayPort" puissent ressembler à des câbles en un coup d'œil, ce sont des adaptateurs contenant une quantité significative de circuits actifs.

En suivant uniquement les spécifications, il existait auparavant six types de câbles USB-C vers USB-C. Puis, c'est devenu huit. Maintenant, j'ai bien peur qu'il y en ait douze, en suivant uniquement les spécifications, et il y en a bien plus en comptant tous les câbles hors spécifications. La bonne nouvelle est que la plupart du temps, la majorité de ces câbles conviendront à des tâches simples telles que la charge et le transfert de données, et les situations dans lesquelles vous avez besoin d'un câble très spécifique seront assez rares. Pourtant, passons en revue et vous verrez qu'ils sont plus faciles à distinguer qu'il n'y paraît.

Pour commencer, il existe deux variantes de capacité de courant - 3 A et 5 A, 3 A étant le strict minimum pour n'importe quel câble, et la prise en charge de 5 A étant facultative. Bien sûr, comme vous pouvez le deviner, les câbles du bac bon marché peuvent être sous-dimensionnés même pour 3 A, mais la plupart des câbles passeront 3 A sans problème. L'année dernière, le groupe USB-C a introduit l'EPR, augmentant la tension maximale de 20 V à 48 V, et nécessitant des modifications des câbles et des connecteurs pour augmenter l'isolation entre les broches d'alimentation et de données. C'est deux autres catégories, SPR (20 V max) et EPR (48 V max). Cependant, il n'y a pas de câbles EPR 3 A, donc c'est un peu moins déroutant qu'il n'y paraît.

Ensuite, il existe au moins quatre variations de vitesses de transfert de données. Auparavant, vous disposiez de câbles USB 2 uniquement et USB 3 uniquement de type C, ainsi que de câbles certifiés Thunderbolt. Maintenant, il existe une nouvelle norme USB 3 qui veut des vitesses plus élevées et nécessite des câbles plus spécifiés. De plus, il existe des câbles USB-C actifs qui transmettent le signal via des redrivers ou des fibres optiques pour obtenir un fonctionnement longue distance. Si vous pensiez qu'il pourrait y avoir une certaine variabilité du câblage qui introduisait de petites permutations supplémentaires à l'intérieur et à l'extérieur de la spécification, vous avez malheureusement raison.

Cela nous donne une matrice trois par quatre de "quel câble vous pourriez avoir sous la main". Trois pour 3 A, 5 A ou EPR 5 A, et quatre pour les vitesses de câble. Il existe également de nombreux câbles manifestement hors spécifications, comme des câbles de charge uniquement sans broches 2.0, ce qui est blasphématoire selon les spécifications USB. Bien sûr, vous pouvez en effet les acheter par accident ou intentionnellement. Comment savoir lesquels vous avez ? Simplifions la situation au cas de trois par quatre et écartons principalement les exceptions - avec le temps, les câbles étranges deviendront de moins en moins importants, car même les fabricants de bacs à bas prix apprendront à les garder ensemble.

L'avantage indéniable d'avoir autant de variantes de câbles est que vous pouvez en fait acheter un câble USB-C à 5 $ lorsque vous n'avez besoin que de 5 $ de capacités, et un câble à 40 $ lorsque vous avez besoin de 40 $. Les câbles 2.0 sont également plus fins, plus légers et plus flexibles - vous ne voulez vraiment pas utiliser un câble Thunderbolt lorsque vous souhaitez recharger votre ordinateur portable en déplacement. De plus, l'USB-C dispose d'installations pour distinguer les différents câbles ! Laisse moi te montrer.

Lorsqu'une alimentation est capable de fournir plus de 3 A sur un câble, elle ne le fera pas instantanément. D'abord, elle vérifiera que le câble peut supporter un tel courant et que l'appareil connecté est capable de l'accepter.

Comment vérifie-t-il la capacité du câble, exactement ? En lisant le "emarker" du câble. Un emarker est une puce mémoire à l'intérieur de la fiche du câble qui encode les capacités et les paramètres du câble, et puise dans le canal CC afin de les transmettre. Il est nécessaire pour tout ce qui dépasse les vitesses USB 3 ou le courant 3A, et il existe une myriade de paramètres qui pourraient être encodés dans un emarker, y compris même, ahem, les codes de pays. Vous souhaitez en savoir plus ? Voici une fiche technique d'emarker programmable (VL151), elle répertorie une tonne d'informations amusantes que vous pourrez obtenir d'un emarker moyen !

Si jamais vous en avez envie, vous pouvez simplement acheter des emarkers en ligne et les mettre à l'intérieur de vos câbles – voici un WLCSP VL151 en stock, et il existe également des versions UDFN actuellement en rupture de stock de la même chose ; vous pouvez le reflasher sur I2C, malheureusement, seulement trois fois. Si vous souhaitez créer vos propres câbles USB-C avec prise en charge 5A, vous pouvez également acheter des fiches de câble avec des emarkers soudés dessus. On ne peut qu'espérer que nous verrons bientôt Doom sur les marqueurs USB-C.

Vous pouvez donc vérifier les capacités du câble en lisant l'emarker. Les utilisateurs de Linux pourraient penser que ces informations auraient dû être disponibles quelque part dans /sys/, mais apparemment, il n'y a pas encore beaucoup de support pour cela - /sys/class/typec/ est vide sur mon ordinateur portable Framework avec 6.0.3 noyau, même avec un moniteur Type-C branché. En attendant, il existe des testeurs USB-C qui peuvent lire les informations emarker. De plus, comme cette série d'articles suit, je pourrais simplement vous montrer comment créer vous-même un lecteur emarker !

Si un emarker n'est pas présent, vous pouvez supposer des vitesses USB 2.0 et un support de courant de 3 A, mais pas nécessairement beaucoup plus que cela. Outre la capacité de transport de courant du câble, l'emarker peut vous indiquer si le câble contient des paires à haut débit et de quel type.

Un câble USB-C est censé contenir soit aucune paire haut débit, soit quatre paires, en plus de la paire USB 2.0 requise, bien sûr. Il existe des exceptions légales - si vous avez un câble compatible USB-A vers USB-C, USB 3, il ne contiendra que deux paires. Et un adaptateur USB-C vers HDMI avec un câble câblé (captif) est également susceptible de n'avoir que deux paires. De plus, en pratique, j'ai un câble fourni avec mon boîtier USB vers M.2 NVMe qui ne contient que deux paires. Cela fonctionnera pour USB 3.0, mais cela ne fonctionnera pas pour DisplayPort ou autre - ce n'est pas assez long pour cela, de toute façon.

Voulez-vous vérifier par vous-même ? Pas besoin de couper le câble, heureusement. Nous avons couvert de nombreux testeurs USB-C, en voici juste un récent. C'est open-source et vous pouvez facilement l'assembler vous-même ; sinon, Tindie et Aliexpress en ont tout un tas de prêts à l'emploi. Cela ne montrera aucune différence entre un câble 20 Gbps et 40 Gbps, mais cela vous permettra de faire la distinction entre les câbles compatibles 2.0 et 3.0.

Vous pouvez également tester les câbles in vivo. Si vous utilisez un chargeur de 100 W et un ordinateur portable de 100 W, vous pouvez facilement vérifier si votre câble est capable de 100 W, simplement en les branchant ensemble via un wattmètre USB-C bon marché et en voyant si la consommation électrique dépasse 3A. Il en va de même si vous avez un tas de câbles et que vous voulez savoir s'ils font USB3 ou au-delà - et vous avez également, par exemple, un boîtier M.2 NVMe avec un port femelle Type-C compatible USB3.

Compte tenu de cela, voici un test rapide et sale - connectez le boîtier à un ordinateur portable équipé d'un port USB-C avec un câble, puis exécutez lsusb -t, qui affichera la vitesse de connexion (480 pour les câbles USB2 et 5000/10000 pour les câbles compatibles USB3 ). En prime, vous pouvez vérifier si l'un de vos câbles USB3 échoue également au test de réversibilité - car, apparemment, c'est toujours un problème.

Bien sûr, le fabricant connaît les capacités du câble et la structure interne exacte lorsqu'il le construit. Il est censé y avoir des étiquettes, mais il n'y a presque jamais d'étiquettes sur les câbles. Parfois, il y a des étiquettes sur l'emballage, donc, si vous ne l'avez pas encore jeté, vous voudrez peut-être prendre note de ce qui y est écrit - ou revoir la liste des magasins. Disons que vous avez un câble sans marquage et que vous venez de déterminer de quel type de câble il s'agit. Que fais-tu?

Eh bien, vous sortez les bouteilles de vernis à ongles et suivez la proposition de [@_saljam]. Il s'agit d'un schéma de couleurs pour marquer les câbles USB-C après avoir appris de quoi ils sont capables. Une bande signifie 3A, deux bandes signifient 5A. L'orange est USB 2.0, le bleu est USB 3 20 Gbps (Gen 1), le vert est USB3 40 Gbps (Gen 2), le jaune est Thunderbolt. J'aime particulièrement la façon dont, avec ce schéma, les câbles compatibles Thunderbolt 5A ressemblent à des abeilles. De plus, [_saljam] dit que ce schéma est raisonnablement adapté aux daltoniens !

Cela dit, l'USB-C a commencé à réparer les choses. Ils ont introduit un nouveau système d'étiquetage dont beaucoup de gens se sont moqués. Cependant, ce nouveau schéma de logo est assez simple et logique. Si un câble prend en charge 40 Gbps, il portera le logo 40 Gbps. Si le câble prend en charge 240 W, il portera le logo 240 W. S'il prend en charge les deux, il aura les deux logos. Vous ne voudrez peut-être pas peindre ces logos avec du vernis à ongles, mais je vous fais confiance pour trouver quelque chose.

Vous avez peut-être vu des appareils, comme des stations d'accueil, avec de courts câbles USB-C attachés en permanence à ceux-ci - au lieu d'avoir un port femelle sur la station d'accueil et d'utiliser un câble mâle-mâle. C'est ce qu'on appelle un "câble captif". Les câbles captifs ne sont en fait pas soumis aux mêmes règles, et les circuits requis pour eux sont beaucoup plus simples, c'est pourquoi ils sont si souvent utilisés sur des produits bon marché.

En bref, si vous souhaitez utiliser des voies à grande vitesse sur votre appareil et que vous y construisez un câble captif, vous n'avez pas besoin d'ajouter une puce de multiplexeur à grande vitesse pour prendre en charge deux rotations de câble différentes - comme alors, c'est la responsabilité de l'hôte pour s'adapter à l'orientation du câble captif. De plus, comme la seule ligne CC possible est câblée, vous n'avez besoin que d'une seule résistance de 5,1 KΩ au lieu de deux - et vous n'avez pas non plus besoin d'un emarker. Si vous ajoutez un port femelle avec des voies à grande vitesse à votre quai, en revanche, vous avez cependant besoin d'un multiplexeur.

Dans un arrangement à la pelle pour vendre une station d'accueil USB-C très performante sur Aliexpress pour 15 $, cela ne suffira pas. En conséquence, de nombreux appareils bon marché seront livrés avec des câbles captifs, ce qui rend les choses à la fois plus faciles et plus difficiles. En revanche, vous n'avez plus à vous soucier de choisir le bon câble pour connecter un tel appareil, et il est plus susceptible d'être conforme aux normes de manière utile, simplement en raison de la simplicité de mise en œuvre d'un câble captif. En revanche, vous êtes limité au câble soudé à l'appareil, et il se casse, tout l'appareil se casse. De plus, vous ne pouvez pas tout à fait l'étendre. Ou pouvez-vous?

Parlons des extensions la prochaine fois, ainsi que d'autres types de câbles USB-C qui pourraient ou non être conformes aux spécifications. Pour l'instant, voici quelque chose à retenir : les câbles sont censés être faciles à remplacer. Si un câble n'est plus votre ami, ou s'il est bizarre, mettez-y une marque de honte, placez-le quelque part où vous ne serez pas tenté de l'utiliser et commandez un remplacement ; mieux encore, quelques remplacements. Tout comme avec les câbles MicroUSB, les remplacer est le principal moyen de faire disparaître la plupart de vos problèmes de câble.