USB Type-C

connecteur USB réversible utilisant 24 broches

L'USB Type-C ou USB-C est un connecteur USB normalisé proposé par l'USB Implementers Forum et finalisé en [1]. La norme est publiée à peu près en même temps que la norme USB 3.1.

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

Connecteur USB-C

En septembre 2021, la Commission européenne contraint les constructeurs de smartphones et de tablettes à utiliser un port de recharge USB Type-C. Cette décision est entérinée par le Parlement européen le 4 octobre 2022.

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

modifier

Câbles

modifier

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 l'interface Thunderbolt 3 ont un symbole spécial.

Il existe sur le marché des câbles bon marché qui ne sont pas conformes à la norme USB-C et sont potentiellement dangereux pour les appareils connectés[4].

Brochage

modifier

 

Brochage d'une prise USB Type-C
Pin Nom Description Pin Nom Description
A1 GND Masse B12 GND Masse
A2 SSTXp1 Paire différentielle SuperSpeed #1, TX, positif B11 SSRXp1 Paire différentielle SuperSpeed #1, RX, positif
A3 SSTXn1 Paire différentielle SuperSpeed #1, TX, négatif B10 SSRXn1 Paire différentielle SuperSpeed #1, RX, négatif
A4 VBUS Bus d'alimentation B9 VBUS Bus d'alimentation
A5 CC1 Canal de configuration B8 SBU2 Usage alternatif (Sideband Use, SBU)
A6 Dp1 Paire différentielle USB 2.0, position 1, positif B7 Dn2 Paire différentielle USB 2.0, position 2, positif
A7 Dn1 Paire différentielle USB 2.0, position 1, négatif B6 Dp2 Paire différentielle USB 2.0, position 2, négatif
A8 SBU1 Usage alternatif (Sideband Use, SBU) B5 CC2 Canal de configuration
A9 VBUS Bus d'alimentation B4 VBUS Bus d'alimentation
A10 SSRXn2 Paire différentielle SuperSpeed #2, RX, négatif B3 SSTXn2 Paire différentielle SuperSpeed #2, TX, négatif
A11 SSRXp2 Paire différentielle SuperSpeed #2, RX, positif B2 SSTXp2 Paire différentielle SuperSpeed #2, TX, positif
A12 GND Masse B1 GND Masse
Les paires différentielles USB 2.0 ne se connectent que d'un côté, la position 2 n'est pas présente physiquement dans le connecteur.

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].

Branchements

modifier
Branchement d'un câble USB 3.1 Type-C complet
Prise Type-C 1 Câble Type-C Prise Type-C 2
Pin Nom Couleur Nom Description Pin Nom
Enveloppe Blindage Tresse Blindage Tressage externe du câble Enveloppe Blindage
A1, B1, A12, B12 GND Argenté GND_PWRrt1
GND_PWRrt2
Masse de l'alimentation A1, B1, A12, B12 GND
A4, B4, A9, B9 VBUS Rouge PWR_VBUS1
PWR_VBUS2
Alimentation VBUS A4, B4, A9, B9 VBUS
B5 VCONN Jaune PWR_VCONN Alimentation VCONN B5 VCONN
A5 CC Bleu CC Canal de configuration A5 CC
A6 Dp1 Vert UTP_Dp Paire torsadée non blindée, positif A6 Dp1
A7 Dn1 Blanc UTP_Dn Paire torsadée non blindée, négatif A7 Dn1
A8 SBU1 Rouge SBU_A Usage alternatif A B8 SBU2
B8 SBU2 Noir SBU_B Usage alternatif B A8 SBU1
A2 SSTXp1 Jaune * SDPp1 Paire torsadée blindée #1, positif B11 SSRXp1
A3 SSTXn1 Marron * SDPn1 Paire torsadée blindée #1, négatif B10 SSRXn1
B11 SSRXp1 Vert * SDPp2 Paire torsadée blindée #2, positif A2 SSTXp1
B10 SSRXn1 Orange * SDPn2 Paire torsadée blindée #2, négatif A3 SSTXn1
B2 SSTXp2 Blanc * SDPp3 Paire torsadée blindée #3, positif A11 SSRXp2
B3 SSTXn2 Noir * SDPn3 Paire torsadée blindée #3, négatif A10 SSRXn2
A11 SSRXp2 Rouge * SDPp4 Paire torsadée blindée #4, positif B2 SSTXp2
A10 SSRXn2 Bleu * SDPn4 Paire torsadée blindée #4, négatif B3 SSTXn2
* La couleur des paires différentielles n'est pas obligatoire

Utilisation des broches dans les différents modes

modifier

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

USB 2.0/1.1

modifier

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 Delivery

modifier

L'USB Power Delivery utilise une des broches CC1 ou CC2 pour négocier l'alimentation entre les appareils connectés. Depuis 2021, la spécification USB Type-C autorise une alimentation jusqu'à 48 V et 5 A (soit 240 W). Cette communication est indépendante 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

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 Gb/s de bande passante. Seul un des connecteurs CC est utilisé pour négocier le mode.

En mode lien unique, seules les paires différentielles les plus proches 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 3e 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 tels 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

La spécification USB4 publiée en août 2019 à permis d'augmenter la bande passante jusqu'à 40 Gbit/s. Cette nouvelle génération, basée sur le protocole Thunderbolt 3, impose l'utilisation du connecteur USB Type-C lors de son utilisation. Les broches utilisées sont les mêmes que la génération précédente mais l'USB4 transfère les données à 20 Gbit/s par voie sur deux voies de paires différentielles SuperSpeed.

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 Mode

modifier

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 Mode

modifier

Dans ce mode, tous les circuits sont déconnectés du connecteur, et certaines broches sont réassignées pour des signaux analogiques. S'il est accepté, ce mode est activé lorsque les broches CC sont court-circuitées 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, mais uniquement à 5 V et 500 mA, les broches CC n'étant pas disponibles 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.

Câblage 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 Connecteur USB Type-C
Pointe L D−
Anneau 1 R D+
Anneau 2 Microphone/masse SBU1 ou SBU2
Manchon Microphone/masse SBU2 ou SBU1
DETECT1 Détection de la connexion CC, VCONN
DETECT2 Détection de la connexion GND

Autre utilisation du connecteur

modifier

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

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.

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.

modifier

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 européenne

modifier

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]. Cette décision est entérinée par un vote au Parlement européen le 4 octobre 2022 : 602 voix pour, 13 contre et 8 abstentions.

Ce chargeur filaire universel devra 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 européenne

modifier

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.

Critiques

modifier

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]. La société sort l'iPhone 15 équipé d'une prise USB-C en , ainsi qu'un boitier USB-C pour les AirPods Pro et des EarPods a connectique USB-C[14].

A noter que Apple avait tout de même un certain intérêt à garder la norme Lightning, même avec son débit dérisoire, ayant un monopole sur cette norme.

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

Notes et références

modifier
  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 novembre 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 )
  14. Nicolas Lellouche, « Apple confirme que ses AirPods Pro USB-C sont différents de ses écouteurs Lightning », sur Numerama, (consulté le )

Annexes

modifier

Sur les autres projets Wikimedia :

Articles connexes

modifier

Liens externes

modifier