USB について

USB-C に関してはさまざまな問題が発生します。 USB-C に関する否定的な経験についてオンラインで人々に尋ねたところ、Twitter と Mastodon の両方でさまざまな回答が得られました。 それに加えて、r/UsbCHardware などのコミュニティには、一部の人々の USB-C エクスペリエンスが標準以下になるような伝承が保存されています。

エンジニアリングとハッキングには、私たちが実行不可能だと密かに考えていた暗黙の事柄があります。 単一のデータ ピンのみを使用して、単一のポートで数千の周辺機器を備えた双方向電力と高速データを実現します。このような偉業を試みる独自のドッキング コネクタの回路図を見たことがあれば、ご存知でしょう。理解を超えた恐怖を発見する。 たとえば、MicroUSB の ID ピンは、「電力を供給するか供給されるか」を超えた、互換性のない抵抗値の宝庫に急速に成長しました。 ラップトップメーカーは、充電器が提供できる以上の電力を想定してラップトップによって充電器が過負荷にならないようにするために、日常的に抵抗と単線方式に頼る必要があり、それ自体が大量の故障モードを引き起こしました。

USB-C の設計時に、グループは充電器、OTG アダプター、ディスプレイ出力、ドッキング ステーション、充電機能付きドッキング ステーション、ディスプレイ出力を検討し、基本的にすべてを 1 本のケーブルでカバーできる仕様に統合しました。 。 何が問題になる可能性がありますか?

もちろん、デバイス メーカーは、USB-C が提供するすべてのものを利用して、それで床を拭くためのさまざまな方法を見つけました。 USB-C の罪の中には、顕著な傾向が見られるものがあります。 それらのほとんどは、不注意によるものであれ、悪意によるものであれ、メーカーの欠陥であることがわかりました。 ケーブルのラベルなどは完全に USB-C 標準の領域に属しており、偶発的な摩耗や破損による故障が多数あります。

USB-C 規格がもっとシンプルだったのかどうかはわかりません。 多くの間違いは、デバイスやケーブルのメーカーが注意を払っていないことが原因であると断言できます。 USB-C の悪名高い罪を検討し、何が学べるかを見てみましょう。

はい、わかりました。 最初の名誉あるエントリーは、デバイスの充電を目的とした USB-C ポートの 5.1 kΩ プルダウンを省略したものです。 「なぜ私のデバイスは USB-A to USB-C ケーブルで充電されるのに、USB-C to USB-C ケーブルでは充電されないのですか?」とユーザーは尋ねます。 答えは簡単です。デバイスの設計者は、デバイスの製造中に 1 セントを節約することを決定し、販売する前にデバイスをテストすることを気にしなかったからです。 言い換えれば、デバイスには USB-C プラグに 2 つの抵抗が接続されているはずですが、実際には接続されておらず、USB-C 電源は電力を供給する必要があることを検出できません。 抵抗検出は基本的に安全メカニズムであり、現在ではこの問題に関する情報が至るところに存在していることを忘れないでください。

これらの抵抗器を省略することは、ユーザーにとって最も腹立たしい Type-C の間違いの 1 つであり、多くの場合、問題を何時間も続けてデバッグすることになります。 これは、電源に USB-C コネクタを使用して WCH RISC-V ボードで作業していた開発者のほんの一例ですが、WCH がこれらの抵抗をわざわざ追加しなかったために数時間を費やしました。 USB-C 搭載の Arduino Pro Micro または TP4056 ボードを Aliexpress で購入する場合、抵抗レスになる可能性があります。 どこを見ても、抵抗器のないデバイスが 1 つか 2 つ見つかります。 この問題の膨大さは、正直言ってばかげています。

電力に関する記事、具体的にはどのようにしてより高い電圧を得るのかを覚えていますか? 要約しましょう: 最初に 5 V が得られ、その後は抵抗検出後にのみ得られます。 電圧を高くするには、デジタル プロトコルを介したネゴシエーションが必要です。 これは安全ルールです。ラップトップ、携帯電話、ワイヤレス ヘッドフォン、開発ボードなどに同じ USB-C 充電器を使用できる方法です。

さて、5 V を超える固定出力、たとえば 12 V の電源を構築し、それに USB-C プラグを接続するとどうなるでしょうか? 答えは、深刻な悪いことが起こるということです。 このような電源を実際の USB-C デバイスで使用するのは安全ではありません。携帯電話やラップトップを破壊する可能性があり、また、一見すると、他のユーザー向けに定められた USB-C ルールに従うアダプターと見分けがつきません。 時々何かにそのようなアダプターを使用する必要がある場合は、コネクタープラグを覆うように赤いテープでケーブルに印を付けて、あなた（またはあなたの愛する人）が他のものを充電するためにアダプターをつかまないようにする必要があります。 正直なところ、間違いを犯しやすく、USB-C に慣れれば慣れるほど、間違いを犯す可能性が高くなります。

誰がこんなことするの？ 多くの無名メーカーがそうしていますが、たとえば、Lidl Parkside ツールも同様です。 CrowPi は、最近リリースされた CrowPi L ラップトップでもこれを実現しています。 これらは両方とも、ダムな「USB-C」12 V 電源が付属しており、特に CrowPi ラップトップが子供や教育目的のために設計されており、パークサイド ツールが非テクノロジー向けに設計されていることを考慮すると、どちらも消費者に販売すべきではありません。賢い人たち。 あなたの子供が 500 ドルのスマートフォンを燃やしたり、おじいさんが 2 ドルの電源のせいでラップトップを燃やしたりしたとき、この基準違反の重大さが本格的に始まります。

抵抗器の省略は今や消費者にとって厄介な問題となっており、殺人的な PSU 設計は許されません。 デザイナーはこれらのことをすべきではありません。 ただし、間違いが起こっても許せる領域があります。それは USB-PD プロトコル、特に初期の USB-C 技術における互換性の間違いです。

PD 仕様は 800 ページあり、これは間違いなく恐ろしいものです。 ただし、USB-C の実装で報酬を得ているのであれば、USB-C に精通するのはあなたの仕事です。 一方で、あなたが複雑な仕様を実装する早期導入者である場合、自分には落ち度がないのに仕様を台無しにしてしまう可能性が非常に高くなります。 扱う実装はそれほど多くなく、同様に初期採用者の IC などの低レベル ハードウェア (およびその周囲) で作業することになり、周囲の他のデバイスも同様に微妙な方法で歪められることになります。 要点は、早期導入は私たちが認識しているよりも難しいエンジニアリング上の問題であるということです。

それに加えて、このような広範囲にわたるインターフェイス テクノロジには 2 つの早期採用ルートがあります。 1 つの方法は、相互互換性を目的としたオープン標準に基づいているにもかかわらず、製造する高価な周辺機器と特に互換性があるように設計されたデバイスを構築し、そのデバイスを他のもので実際にテストしないことです。 特に理由はありませんが、これを Nintendo Switch ルートと呼んでいます。

もう 1 つの早期採用ルートは、デバイスを設計してから、他のデバイスでテストすることです。 まだ導入の初期段階なので、他のデバイスも同様に壊れていることが多く、最終的には大量の回避策やバグ修正を積み重ねることになります。 新しいデバイスがリリースされ続けており、しばらくの間は、それぞれのデバイスに若干壊れた実装が導入されます。 開発者に問題を投げかけることができれば、せいぜい、周囲で誰もテストしていないときにテストに多くの時間を費やして、最高の互換性を確保することです。 最悪の場合、修正によりまったく新しい種類のバグのあるデバイスが作成されてしまいます。

この「企業を非難する」という免責事項を念頭に置いて、次のポイントに移りましょう。そこで私は企業を非難することに時間を費やします。

現在では、十分にテストされていない USB-C 製品をリリースする言い訳はありません。 オープンソース プロジェクトが USB-C PSU をテストするための一連の電源を用意できるのであれば、大企業には弁解の余地はありません。 電源の役割を理解するのに十分な労力を費やさずに、逆のことが必要なときにラップトップから充電することになってしまった重いパワーバンクを購入した場合、それはあなたのようなラップトップではテストされていないことを意味し、あなたのものはテストされていない可能性があります。特別です。 正直に言うと、パワーバンクを開発している企業なら、さまざまな OS を搭載したラップトップを数台購入し、うまく動作するまで動作をテストする余裕があります。

PD の互換性の問題は存在しており、特に充電に関しては、最終的には遭遇する可能性があります。 たとえば、特定の充電器で動作しないラップトップがあります。私の Framework ラップトップは、Xiaomi ラップトップ 65 W 充電器では動作せず、バッテリーが 10% から 30% まで循環し続け、充電器は接続を続けます。 /サイクルを切断します。 また、充電器のパススルーがラップトップの半分にしか機能しないドックもあります。 もちろん、仕様の管理を誤る方法はありますが、正直に言って、これにはもっと根本的な原因があるはずです。

問題の一部は情報共有の欠如です。 大規模なオープンソース プロジェクトが厄介な互換性問題を解決し、回避策を追加すると、そのプロジェクトは GitHub に送信され、コミット メッセージ内に検索可能な問題の説明が表示され、誰もが見て利用できるようになります。

営利団体が同じバグを修正すると、ファームウェアのアップデートとしてプッシュするバイナリ BLOB を除いて、他のすべての情報目的および目的で、そのバグが /dev/null にスローされます。 この場合、PD 会話機能を実装している各企業は、PD の癖に関する独自のデータベースを持っており、テストしたデバイスの特徴に対処しています。 これらのPDの癖はオープンに入手可能な情報であるべきですが、そうではありません。

プロプライエタリなソリューションの開発者は、共有することで報酬を得ることはありませんが、オープンソース プロジェクトでは、共有は特別な努力をすることなく自然に行われ、プロプライエタリなプロセスの根本的な劣等性が再び明らかになります。 バグのある USB-C デバイスを使用している主な理由は、企業が企業間での情報共有に力を入れるよりも、むしろ過剰な料金を支払わせて互換性の問題に悩まされることを望んでいることにあります。 セキュリティ脆弱性の情報であれ、共同で標準を設計するであれ、大企業は分野ごとに物事を正しい方法で行うことを徐々に学んでいるが、一般的な概念は決して定着しているようには見えない。利益動機と貪欲という根本的な目隠しがそれだけ強いのだ。

PD 周辺機器を備えたマイクロコントローラーも、多くの場合、動作が困難です。 繰り返しになりますが、これは、より良い設計やより良いドキュメントを通じて、これらのペリフェラルを開発者にとって使いやすいものにするための努力の欠如です。悲しいことに、ご想像のとおり、多くの場合、よりオープンなコードになります。 この要因だけでも、エンドユーザーが間違いに遭遇する可能性が高くなります。これは単に、操作が難しいペリフェラルは適切なコードを書くのが難しくなるからです。

1000 ドルのラップトップを購入すると、その USB-C ポートは USB3 のみを実行し、充電や DisplayPort は機能しないことがわかります。 あるいは、中級の 500 ドルのスマートフォンを購入すると、USB-C によってデバイスが標準化された方法で充電と OTG を簡単に正確に実行できるようになっているにもかかわらず、充電と OTG を同時に行うことができないことがわかり、 ID ピンに奇妙な抵抗が付いている MicroUSB スプリッター アダプターはすべてそうです。

ラップトップの分野では、Asus は最悪の犯罪者の 1 つであり、USB-C の USB3 出力のみを備えたデバイスを長年にわたって提供し続けてきました。これには、Thunderbolt は言うまでもなく、DisplayPort も充電もありません。 さらに悪いことに、ドキュメントを見ると、USB-C ポートに何かの機能があるかどうかに関係なく、USB-C ポートの機能についての言及が見つからない可能性があります。 そしてもちろん、ポートの明確なラベルの欠如が事態をさらに悪化させます。

最も重要なのはラップトップに 1 つの USB-C ポートがあり、それ以外には何もありません。このような Macbook を見たことがあるかもしれません。 基本的に PD パススルーを備えたドングルを持ち歩く必要があり、ワイヤレス マウス レシーバーを接続する場所はなく、USB-C ポートが「ボトルネック」という言葉の生きた定義になります。 修理の権利に関して言えば、あらゆる用途に単一の USB-C ポートを搭載するということは、巨大な障害点を追加することを意味し、誤って安すぎる充電器を使用して唯一のポートのプラスチックを溶かしてしまった場合、ラップトップが使えなくなることになります。 Macbook でない場合は、代わりのポートを見つけてください。 カスタムメイドの少量バッチ USB-C ポートは、愛好家にとって文字通り見つけるのが不可能な場合があります。

覚えておいてください: USB-C ケーブルが壊れているか不安定な場合は、使用を中止し、代替品を購入する必要があります。 不正な動作をするデバイスにマークを付けて、それについてオンラインで話し合ってください。 名も恥も惜しみなく。 互換性が心配な場合はオンライン レビューを読み、Aliexpress で下にスクロールするか、製品名を検索して、購入しようとしているデバイスに必要な抵抗が含まれているかどうかを確認してください。 USB-C 電源や高価なドックを購入するときは、デバイスでテストして、返品または別のドックと交換できるかどうかを確認するとよいでしょう。 時間が経つにつれて、鋭利な部分は滑らかになり、USB-D が家庭に登場するたびに、多くの人が USB-C がいかにシンプルだったかを懐かしく感じることになるでしょう。