USB Type-C

connecteur USB réversible utilisant 24 broches
USB Type-C
Description de cette image, également commentée ci-après
Le branchement USB Type-C
Type Connecteur numérique audio / vidéo / données / alimentation
Historique de production
Auteur USB Implementers Forum
Date de création

Spécifications
Broches 24

L'USB Type-C ou USB-C est un connecteur normalisé USB et normalisé USB-C 2.1 en 2021 Extended Power Range (EPR) proposé par l'USB Implementers Forum et finalisé en [1]. La norme a été publiée à peu près en même temps que la norme USB 3.1.

Connecteur USB-C

Septembre 2021, la Commission Européenne contraint les constructeurs de smartphones et de tablettes à utiliser un port de recharge USB Type-C

Le connecteur est réversible[2] grâce à son profil oblong, destiné à remplacer tous les connecteurs USB précédents[3], et conçu pour être polyvalent et pouvoir servir à de nombreux usages (alimentation électrique, transfert de données, branchement de câble audio, sortie vidéo, etc.), mais sa présence sur un appareil ou sur un câble ne signifie pas que celui-ci prend en charge tous les usages possibles.

Brochage et branchement des câbles[réf. nécessaire]Modifier

CâblesModifier

Les câbles USB-C avec toutes les fonctions sont des câbles actifs marqués électroniquement et contiennent une puce avec une fonction d'identification basée sur le canal de configuration des données et des messages défini par le fournisseur (VDM) de la spécification "USB Power Delivery 2.0". Les dispositifs USB-C prennent également en charge une alimentation de 1,5 A et 3 A via le bus de tension de 5 V, en plus d'une base de 900 mA. Les dispositifs peuvent négocier une augmentation de la puissance USB par le biais d'une ligne de configuration ou ils peuvent prendre en charge la spécification "Power Delivery" complète. Les câbles qui prennent en charge Thunderbolt 3 ont un symbole spécial.

Il existe sur le marché des câbles bon marché qui ne sont pas entièrement conformes à la norme USB-C. Après quelques tests, leur utilisation s'est avérée potentiellement dangereuse pour les appareils connectés.[4]

BrochageModifier

 

Brochage d'une prise USB Type-C
Pin Nom Description Pin Nom Description
A1 GND Ground return B12 GND Ground return
A2 SSTXp1 SuperSpeed differential pair #1, TX, positive B11 SSRXp1 SuperSpeed differential pair #1, RX, positive
A3 SSTXn1 SuperSpeed differential pair #1, TX, negative B10 SSRXn1 SuperSpeed differential pair #1, RX, negative
A4 VBUS Bus power B9 VBUS Bus power
A5 CC1 Configuration channel B8 SBU2 Sideband use (SBU)
A6 Dp1 USB 2.0 differential pair, position 1, positive B7 Dn2 USB 2.0 differential pair, position 2, negative
A7 Dn1 USB 2.0 differential pair, position 1, negative B6 Dp2 USB 2.0 differential pair, position 2, positive
A8 SBU1 Sideband use (SBU) B5 CC2 Configuration channel
A9 VBUS Bus power B4 VBUS Bus power
A10 SSRXn2 SuperSpeed differential pair #2, RX, negative B3 SSTXn2 SuperSpeed differential pair #2, TX, negative
A11 SSRXp2 SuperSpeed differential pair #2, RX, positive B2 SSTXp2 SuperSpeed differential pair #2, TX, positive
A12 GND Ground return B1 GND Ground return
USB 2.0 differential pair connects only in one position; position 2 is not physically present in the plug.

Les deux broches CC1 et CC2 du port doivent chacune avoir leur propre résistance 5,1 kΩ. Sinon, il peut avoir un dysfonctionnement avec certains câbles[5].

BranchementsModifier

Full-featured USB 3.1 Type-C cable wiring
Type-C plug 1 Type-C cable Type-C plug 2
Pin Name Wire color Name Description Pin Name
Shell Shield Braid Shield Cable external braid Shell Shield
A1, B1, A12, B12 GND Tin-plated GND_PWRrt1
GND_PWRrt2
Ground for power return A1, B1, A12, B12 GND
A4, B4, A9, B9 VBUS Red PWR_VBUS1
PWR_VBUS2
VBUS power A4, B4, A9, B9 VBUS
B5 VCONN Yellow
PWR_VCONN VCONN power B5 VCONN
A5 CC Blue CC Configuration channel A5 CC
A6 Dp1 Green UTP_Dp Unshielded twisted pair, positive A6 Dp1
A7 Dn1 White UTP_Dn Unshielded twisted pair, negative A7 Dn1
A8 SBU1 Red SBU_A Sideband use A B8 SBU2
B8 SBU2 Black SBU_B Sideband use B A8 SBU1
A2 SSTXp1 Yellow * SDPp1 Shielded differential pair #1, positive B11 SSRXp1
A3 SSTXn1 Brown * SDPn1 Shielded differential pair #1, negative B10 SSRXn1
B11 SSRXp1 Green * SDPp2 Shielded differential pair #2, positive A2 SSTXp1
B10 SSRXn1 Orange * SDPn2 Shielded differential pair #2, negative A3 SSTXn1
B2 SSTXp2 White * SDPp3 Shielded differential pair #3, positive A11 SSRXp2
B3 SSTXn2 Black * SDPn3 Shielded differential pair #3, negative A10 SSRXn2
A11 SSRXp2 Red * SDPp4 Shielded differential pair #4, positive B2 SSTXp2
A10 SSRXn2 Blue * SDPn4 Shielded differential pair #4, negative B3 SSTXn2
* Wire colors for differential pairs are not mandated

Utilisation des broches dans les différents modesModifier

Les diagrammes ci-dessous représentent les broches d'un connecteur USB-C dans les différent mode d'utilisations.

USB 2.0/1.1Modifier

Une connexion USB 2.0/1.1 utilise une paire de broches D+/D-. Ce mode ne nécessite pas de connexion au circuit de management pour fonctionner. Cependant en cas de connexion d'un appareil USB 2.0/1.1 à un port USB-C via un adaptateur (le connecteur physique étant différent, l'USB-C n'est pas rétro-compatible), l'utilisation de résistance "Ra"[6] sur les broches CC est nécessaire, car l'hôte ne fourni pas d'alimentation tant qu'une connexion n'est pas détectée sur les broches CC. VBUS et GND fournissent alors 5 V et jusqu'à 500 mA.

GND TX1+ TX1− VBUS CC1 D+ D− SBU1 VBUS RX2− RX2+ GND
GND RX1+ RX1− VBUS SBU2 D− D+ CC2 VBUS TX2− TX2+ GND

USB Power DeliveryModifier

L'USB Power Delivery utilise une des broches CC1 ou CC2 pour négocier l'alimentation entre les appareils connectés, jusqu'à 20 V et 5 A. Il est indépendant de tout mode de transmissions de données, et peut être utilisé conjointement avec n'importe lequel d'entre eux tant que l'utilisation des broches CC reste disponible.

GND TX1+ TX1− VBUS CC1 D+ D− SBU1 VBUS RX2− RX2+ GND
GND RX1+ RX1− VBUS SBU2 D− D+ CC2 VBUS TX2− TX2+ GND

USB 3.0/3.1/3.2Modifier

Dans le mode USB 3.0/3.1/3.2, deux ou quatre des liens haute vitesse sont utilisés en paires TX/RX pour fournir respectivement 5 à 10, ou 10 à 20 Gbps/s de bande passante. Seul un des connecteurs CC est utilisé pour négocier le mode.

En mode lien unique, seul les paires différentielles les plus proche de la broche CC sont utilisées pour la transmission. Pour les doubles liens, les quatre paires différentielles sont utilisées.

Les broches VBUS et GND fournissent 5 V jusqu'à 900 mA, en accord avec la spécification USB 3.1. Un mode USB-C spécifique peut aussi être utilisé, pour une alimentation de 5 V à 1.5 A ou 3 A.[7]. Une 3ème alternative est d'activer un contrat Power Delivery.

Le lien D+/D- pour l'USB 2.0/1.1 n'est généralement pas utilisé quand une connexion USB 3.x est active, mais certains appareils tel que des hubs ouvrent simultanément les liens USB 2.0 et  3.x pour autoriser les deux types d'équipements à se connecter. D'autres appareils peuvent avoir un mode de secours en USB 2.0 si la connexion USB 3.x échoue.

GND TX1+ TX1− VBUS CC1 D+ D− SBU1 VBUS RX2− RX2+ GND
GND RX1+ RX1− VBUS SBU2 D− D+ CC2 VBUS TX2− TX2+ GND

Alternate ModeModifier

Dans l'Alternate Mode, de un à quatre des liens hautes vitesses sont utilisés. SBU1 et SBU2 fournissent un lien supplémentaire à basse vitesse. Si deux des liens hautes vitesses restent inutilisés, une connexion USB 3.0/3.1 peut être établie en parallèle de l'Alternate Mode.[8] Une des broches CC est utilisée pour établir l'ensemble des négociations. USB 2.0 est aussi disponible au travers des connecteurs D+/D-.

Pour l'alimentation, les appareils sont supposés négocier un contrat Power Delivery avant d'entrer en Alternate Mode.[9]

GND TX1+ TX1− VBUS CC1 D+ D− SBU1 VBUS RX2− RX2+ GND
GND RX1+ RX1− VBUS SBU2 D− D+ CC2 VBUS TX2− TX2+ GND

Audio Adapter Accessory ModeModifier

Dans ce mode, tout les circuits sont déconnectés du connecteur, et certaines broches sont réassignées pour des signaux analogiques. Ce mode, si supporté, est activé lorsque les broches CC sont court-circuité vers GND. D- et D+ deviennent alors respectivement les canaux gauche et droite du signal audio. Les broches SBU deviennent des broches microphone MIC et le signal de masse analogique AGND, ce dernier étant un signal de retour pour les deux broches audio et celle microphone. Cependant les broches MIC et AGND doivent avoir une capacité automatique d'interchangement, pour deux raisons : la première, l'USB-C est un connecteur réversible, la seconde, il n'y a pas de standard unique indiquant quel contacts TRRS doivent être MIC et GND.[10]

Ce mode autorise aussi l'alimentation via les broches VBUS, uniquement à 5 V et 500 mA, les broches CC n'étant pas disponible pour la négociation.

GND TX1+ TX1− VBUS CC1 R L MIC VBUS RX2− RX2+ GND
GND RX1+ RX1− VBUS AGND L R CC2 VBUS TX2− TX2+ GND

La détection de l'insertion du connecteur est effectuée par le détecteur physique de connecteur TRRS. À l'insertion, les broches CC et VCONN seront connectée (CC1 et CC2 dans le connecteur hôte). La résistance doit être inférieure à 800 Ω qui est la résistance "Ra" minimum indiqué dans la spécification USB Type-C.

Cablage des contacts TRRS et du connecteur USB Type-C (Figure A-2 of USB Type-C Cable and Connector Specification Release 1.3)
Connecteur TRRS Signal audio analogique Conncteur USB Type-C
Pointe L D−
Anneau 1 R D+
Anneau 2 Microphone/ground SBU1 ou SBU2
Manchon Microphone/ground SBU2 ou SBU1
DETECT1 Détection de la connexion CC, VCONN
DETECT2 Détection de la connexion GND

Autre utilisation du connecteurModifier

Le mode « alternate » permet d'étendre l'utilisation de ce connecteur à d'autres usages.

DisplayPortModifier

La norme « VESA DisplayPort over USB-C » permet d'utiliser ce connecteur pour la vidéo. Il permet de brancher ainsi un moniteur avec un seul câble (vidéo et alimentation) ou l'utilisation d'un adaptateur compatible pour l'affichage sur un moniteur Displayport.

Thunderbolt 3Modifier

Le Thunderbolt 3 utilise le même connecteur que l'USB Type-C, mais il utilise le mode alternate afin d'utiliser le protocole PCIe 3.0. Il reste compatible avec les périphériques USB standard. Mais il permet l'utilisation de carte PCIe externe, de moniteur ou autre périphérique Thunderbolt.

VirtualLinkModifier

VirtualLink est un « mode alternatif » du standard USB Type-C. Dans sa version 1.0, il offre quatre voies DisplayPort 1.4 HBR3, une voie USB 3.1 Gen 2 et jusqu'à 27 watts d'alimentation électrique. Il n'utilise pas le protocole PCIe 3.0 et n'est donc pas compatible Thunderbolt 3. Il a pour objectif de fournir une interface de connexion standardisée entre les casques de réalité virtuelle et les ordinateurs, ce qui permettra de transférer l'affichage, les données et l'alimentation par un seul câble équipé d'un connecteur USB Type-C. On le trouve donc surtout sur des cartes graphiques prévues pour cet usage, mais il est tout à fait possible d’y brancher un moniteur équipé nativement d’un port USB-C répondant à la norme VESA DisplayPort over USB-C.

Chargeur universel dans l'Union européenneModifier

Le 7 juin 2022, un accord commun du Parlement européen et du conseil de l'UE prévoit d'utiliser l'USB Type-C comme la norme du futur chargeur universel déjà en discussion depuis un moment[11].

Ce chargeur filaire universel devrait s'imposer dès l'automne 2024 à tout le marché de l'Union européenne pour forcer les fabricants de certains appareils électroniques à utiliser un connecteur commun.[11] En effet, un grand nombre d'appareils dont notamment les téléphones mobiles, les tablettes, les liseuses électroniques, les écouteurs, les casques, les appareils photo numériques, les consoles de jeux vidéo portables et les enceintes portatives devront être équipés d'un port USB Type-C quel que soit leur fabricant[12].

Un chargeur universel pour ordinateurs portables devrait également arriver dans un délai plus long, afin de s'imposer d'ici 2026[11].

Avantages selon l'Union européenneModifier

Faciliter la vie du consommateur est évidemment un des premiers aspects promus par l'Union, les citoyens de l'UE n'ayant plus besoin que d'un unique chargeur pour recharger tous les appareils concernés par la mesure. De plus, il devrait ainsi être plus facile pour le consommateur de repérer la compatibilité d'un chargeur avec tous ces appareils.

La Commission européenne prévoit également des effets bénéfiques pour l'environnement avec entre autres une réduction possible de presque 1 000 tonnes des déchets liés aux chargeurs[11].

Enfin, moins de chargeurs pourrait aussi permettre des économies allant jusqu'à « 250 millions d'euros par an[12] » pour le consommateur, selon les estimations de l'UE.

CritiquesModifier

L'opposition d'Apple quant au chargeur universel s'est accompagnée de multiples critiques sur « la liberté d'innover ». L'entreprise regrette une décision qui, selon elle, « imposera des pertes importantes aux fabricants, réduira le choix des consommateurs et générera des déchets électroniques supplémentaires »[13]. Apple souhaite défendre sa norme Lightning qui équipe selon elle « plus d’un milliard d’appareils dans le monde »[11].

Certains regrettent également que les systèmes de chargement sans fil ne soient pas concernés[11].

Notes et référencesModifier

  1. (en) « USB Type-C Cable and Connector : Language Usage Guidelines from USB-IF » [PDF], Usb.org (consulté le )
  2. on peut le brancher dans un sens ou dans l'autre sans que cela fasse de différence
  3. « IEC - News > News log 2016 », sur www.iec.ch (consulté le )
  4. (en)Be careful about which USB-C cables you buy off the Internet Technobuffalo, 16 november 2015
  5. https://www.tomshardware.fr/raspberry-pi-4-le-port-usb-c-ne-ne-fonctionne-pas-avec-tous-les-cables/
  6. Termination Resistors Required for the USB Type-C Connector – KBA97180
  7. Universal Serial Bus Type-C Cable and Connector Specification Revision 1.3 (14 July 2017), section 2.4, page 26.
  8. « DisplayPort Alternate Mode on USB-C - Technical Overview » [archive du ], sur usb.org, USB-IF,
  9. Universal Serial Bus Type-C Cable and Connector Specification Revision 1.3 (14 July 2017), section 5.1.2, page 203.
  10. Universal Serial Bus Type-C Cable and Connector Specification Revision 1.3 (14 July 2017), section A, page 213.
  11. a b c d e et f « L’Union européenne a voté en faveur d’un chargeur universel d’ici à l’automne 2024 pour les appareils électroniques », Le Monde.fr,‎ (lire en ligne, consulté le )
  12. a et b « Chargeur universel: un accord au bénéfice des consommateurs | Actualité | Parlement européen », sur www.europarl.europa.eu, (consulté le )
  13. « L'Europe impose enfin le chargeur universel d'ici 2024 », sur lefigaro.fr, (consulté le )

AnnexesModifier

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Articles connexesModifier