新一代USB介面: USB Type-C

USB-IF  在12月4 日宣布下一代 USB 連接介面: USB Type-C 正在開發中,將讓 USB 裝置更輕薄、更時尚(is being developed to help enable thinner and sleeker product designs,)。

http://www.usb.org/press/USB-IF_Press_Releases/Type-C_PR_20131203_Final.pdf
http://www.usb.org/developers/USB-Futures.pdf

根據 USB-IF所發佈的新聞稿,目前下一世代的 USB Type-C 連接介面正在開發中,這個新連接介面將基於現行的 USB 2.0 和 USB 3.1,讓 USB 裝置的生產商能夠採用更輕薄的設計,增加可用性,為未來的高速傳輸市場舖路。並且預計於明年年中加入 USB 3.1 spec中。

新的 USB Type-C 介面跟線材將有以下特點:

  • 全新設計以符合未來的產品設計
    目標是可設計更輕薄、更時尚的USB裝置。
  • 全新的更小尺吋,大小與現行的 USB 2.0 Micro-B 介面相當
    現有USB 3.0 Micro-B 介面對於輕薄裝置實在過寬了!
  • 增加可用性,使用者不用再擔心插入方向,讓連接更容易
    這跟Apple Lighting 是一樣的述求,使用者不用擔心插反了。但我希望USB的upstream跟downstream插頭差異概念最好不要變!
  • Type-C 連接介面和連接線將支援可擴充性的充電機制
    這我必須等spec出來後,再評論。有可能會多預留幾個備用pin.
  • 可擴充性,插頭設計將可以擴充對應未來的 USB 介面效能
    這一定要預留備用pin. 所以總pin腳數目可能會大幅增加。
    (現有規格:USB 3.1 A type: 9pin(母座13pin), USB 3.1 B type: 9pin, USB 3.1 Micro-B: 10pin, USB 3.1 PD A type: 13pin, USB 3.1 PD B type: 11pin, USB 3.1 PD Micro-B: 10pin)

如果pin大量增加且插頭縮小的話,我希望千萬不要步入像ThunderBolt的後塵:需搭配IC的active cable,並且IC供應商還會挑剔cable assembly廠,並且完完全全的商場性的排外。

新的 USB Type-C 連接介面,將會是全新介面,USB Type-C裝置將無法直接相容於現有 USB 連接介面(Type-A, Type-B, Micro-B)和產品,必須透過使用adapter或轉接線才能讓使用者繼續使用現行裝置。

看官方文件,可以得知Intel跟Ti(德儀)已經開始接觸該介面規格。

USB Type-C spec預計將經過45天的審核後,於 2014 年第一季提供給業界,現在有0.7草案,但須簽同意書才可以獲得。而最終規範將於 2014 年中公佈。

因此可以預計傳輸速度高達 10Gbps 並採用 Type-C 介面的 USB 3.1 裝置於在 2014 年底出現。
參考資料:http://chinese.vr-zone.com/93153/next-generation-usb-connection-specification-under-development-12042013/

相關新聞跟連結:

http://davidli.pixnet.net/blog/post/43395898-usb3.1%E5%92%8Ctype-c%E6%A6%82%E5%BF%B5%E8%82%A1

http://www.mem.com.tw/article_content.asp?sn=1406230039

http://www.mem.com.tw/article_content.asp?sn=1406130013

http://www.mem.com.tw/article_content.asp?sn=1406030007

http://www.digitimes.com.tw/tw/b2b/Seminar/shwnws_new.asp?CnlID=18&cat=99&product_id=051A30604&id=0000383030_8KU12EUU2U25BD1PQ4IR7

http://www.chinatimes.com/newspapers/20140701000226-260206

我任職的公司直到2014.7.7才『剛』討論到USB Type-C…

USB 3.0 干擾問題

Intel近期出了一個測試報告:USB 3.0* Radio Frequency  Interference Impact on 2.4 GHz  Wireless Devices (http://www.usb.org/developers/whitepapers/327216.pdf)

其指出USB 3.0 嚴重干擾到2.4 GHz 的無線裝置(無線基地台、滑鼠、鍵盤、耳機等周邊)的無線訊號。(我本身在測試跟連結USB 3.0 Hub跟USB 3.0周邊時,ThinkPad X200惡名昭彰的Intel 5100 AGN無線網卡就常常發生無線網路無法正常連線。)

在使用USB 3.0裝置的環境,USB 3.0裝置會產生了高強度的干擾信號,造成2.4 GHz 的無線裝置的信號干擾跟衰減。Intel在實驗中,甚至必須要用整個銅箔去包住『整個USB 3.0裝置』,才能將干擾訊號降到一定程度。

因此,在USB 3.1 的spec中,強烈規定要強化USB鐵殼接地跟EMI的設定,並且也使用新版的插頭跟插座。

但由於2.4GHz的無線裝置為現有電腦周邊常用的訊號規格,所以有可能USB 協會可能會規範所有USB 3.0產品都必須使用新版抗EMI的插頭跟插座,以便解決USB 3.0(或USB 3.1)的干擾問題。

然而,現行公司的USB 3.0 Hub產品,也遇到相關EMI測試問題,也必須考量整體的抗EMI設計。例如USB 3.0 cable的馬口鐵跟總編織必須再加上銅箔及環焊,強化抗EMI。而USB Hub本身的upstream port也必須強化跟落實 Shield跟Ground等抗EMI設計。

因此總結如下:
1. USB 3.0 或 USB 3.1 的產品,USB協會將會有嚴格的EMI規定。
2. USB 3.0或 USB 3.1 的產品,必須使用良好抗EMI設計的插頭、插座、線材、遮蔽材料。
3. 良好抗EMI設計的USB 3.0/3.1 cable 將會是市場需求性極高的產品!

下圖紅色線部分表示出使用USB 3.0裝置的環境跟灰色線表示出無USB 3.0裝置的雜訊強度,其可看出USB 3.0裝置產生了極大的干擾雜訊信號。2013-12-03_183119資料來源:http://www.usb.org/developers/whitepapers/327216.pdf

Intel在實驗中,甚至必須要用整個銅箔去包住『整個USB 3.0裝置PCB跟線材』,才能將干擾訊號降到一定程度。(但我個人認為Intel人員其cable銅箔沒有設當的接地導通,將雜訊快速從 Shield或馬口鐵導掉。)
2013-12-03_1831582013-12-03_183211

資料來源:http://www.usb.org/developers/whitepapers/327216.pdf

 

現在最常見的干擾現象就是在使用2.4GHz無線鍵盤或2.4GHz無線滑鼠,如果在其USB發射器旁插上一個任何USB 3.0裝置(隨身碟、硬碟皆),其在啟動USB 3.0傳輸時,無線鍵盤或無線滑鼠會操作困難,很鈍不順,甚至無線使用距離會縮短許多。如果是鄰近的USB Port,其干擾會嚴重到以為裝置故障。

要避免此問題,除了將USB 3.0裝置插在USB 2.0 Port做USB 2.0的傳輸,要不然就必須離的很遠,例如電腦主機的一前一後,其才有辦法降低干擾,不然就必須用銅箔將整個USB 3.0裝置(USB 3.0 cable的鐵殼也要接觸到)跟主機板的USB 3.0 port鐵殼貼滿,其才有辦法降低干擾。

Lenovo ThinkPad T410 鍵盤按鍵 3EDC錯誤亂碼問題

Lenovo ThinkPad T410 在使用一段時間後,鍵盤按鍵突然發生 3EDC錯誤亂碼問題,而且問題發生時間竟然還發生我在韓國三星進廠前,差點無法安裝跟反安裝三星指定的軟體。如果不安裝該軟體,就不能進三星工廠。

其問題出現在一整排的按鍵:3、E、D、C.
按3則會輸入:09
按E則會輸入:poiurewq
按D則會輸入:lkjfdsa
按C則會輸入:Enter鍵
並且按下時會開啟或關閉音量跟麥克風。

發生這個問題,造成我根本不敢帶T410出門開會,我總不能在國際會議場合上帶一台14吋NB,還另外接個鍵盤用吧? 這會被研發同業恥笑的…

本來想買新的鍵盤零件更換來解決,結果想了想,先看看現有鍵盤有沒有可以直接發現的問題。拆開機子後,結果發現鍵盤的一條長距離FPC傳輸線完全沒有遮蔽或隔離設計,可以直接用肉眼看到訊號線又長又直,FPC沒有多2層隔離層,也沒有上鋁箔或銅箔遮蔽。而鍵盤FPC的底下只隔著一層塑膠膜就緊靠記憶體跟記憶體插槽,而下方還有一堆無線網卡、SATA等裝置,雜訊跟其他訊號根本很容易就可以跑到鍵盤的訊號傳輸線路上,造成訊號錯誤。

這是根本的抗EMI設計失敗所造成的原因。T410-004

但由於是在家裡發現的,一時也拿不到銅箔貼紙,所以就跑到廚房,切一塊鋁箔紙,撕成兩片,放進鍵盤下面,隔離主機板與鍵盤兩者間的雜訊,並且讓鋁箔接觸到NB主機板的接地導電海綿,讓遮蔽效果完全。然後再用兩張便利貼,貼在FPC的線上,增加絕緣。最後鍵盤歸位後,就不再發生錯誤亂碼問題了。

不過我最後還是拿出銅箔來一次性的解決問題。一般的人拿鋁箔就可以了。如果要學我這樣做的非電子專業人,請務必記住以下的大原則:
1. 金屬遮蔽一定要將記憶體區跟無線網卡區完全蓋住。但不要直接接觸到無線網卡的天線金屬導體,其可用一般膠帶做絕緣隔離。
2. 金屬遮蔽一定要牢牢接觸到接地點,否則只有反射的作用,而失去遮蔽隔離的效果。特別是用鋁箔的人,因為鋁箔的遮蔽隔離效率較銅箔差,鋁箔接地沒有接好,反而沒有效果。
3. T410的記憶體蓋子(貼有一層銅箔)有非常重要的接地觸點,在蓋回記憶體蓋子時,務必確認每個接觸點有正確接觸,而不是硬塞而造成抗EMI失效。

要拆開Lenovo ThinkPad T410的鍵盤只要解開兩顆螺絲+鍵盤往上推,就可以取下鍵盤。T410-001T410-002T410-003

左側的接地觸點T410-007

左側鋁箔,其一定要蓋住記憶體上方。以及緊貼接地點。
T410-005右側的接地觸點T410-008

右側鋁箔也是要緊貼接地點,如果手比較巧的人,最好可以做到左右兩側鋁箔有互相接觸到,其效果更好。但拍照當時,我只是突發奇想,隨意撕兩張鋁箔就開始搞了,結果有用。T410-006

最後我拿3M導電銅箔,貼成下圖。我用的是銅箔膠帶,抗EMI效果較好。使用鋁箔者,請用更大片的金屬面。T410-009

2015/07/18 補充

就在今天,我的T410鍵盤上的3、E、D、C、F3完全沒有反應,只好直接拿我另一台的X220的鍵盤直接換上,現在就沒有問題。T410可以跟T420、T420s、X220、X220T互換鍵盤。
T410-010