USB について

はっきりさせておきますが、USB-C - USB-C ケーブルがあるだけでは十分ではありません。 USB-C コネクタを備えていないデバイスをまだある程度所有している間の移行期間として、日常使用のために入手したいケーブルがたくさんあります。 ただし、USB-C 仕様では限られた種類のケーブルのみが考慮されており、購入または作成する可能性のある一連のケーブルは明示的または暗黙的に除外されています。

ハッカーとして、必要な USB-C 装置はすべて購入できるべきだと私は強く信じています。 ハッカーはマーケティングによる制限を必要としません。内部での運用方法に基づいて、テクノロジーがどのように使用できるか、できないかを理解する必要があります。 十分な情報に基づいた判断ができるよう、そのような理解を提供していただきたいと思います。

一方、USB-C は、失敗することがよくありますが、スキルの低い人でも使用できるように設計されています。 (ケーブルのラベル付け、誰か?) 標準に準拠するものを明確に定義することは、標準を強制するのに役立ちます。 これは、USB-C ケーブルが Chromebook を台無しにした悪名高い物語であり、[Benson Leung] がオンラインで USB-C の詳細を説明するキャリアを開始しました。 実際、そのような失敗談はたくさんあります。 今日は、使い方によっては失敗するかもしれないし、失敗しないかもしれない USB-C の仕組みについて説明します。

USB-C 延長ケーブルは USB-C 仕様に準拠していません。 それともそうですか？ 準拠していないとしても、実際には問題はありますか? 悪い例を見てみましょう。 Raspberry Pi 4 の電源ポートを拡張したいとします。

これは、VBUS および USB 2.0 データ ラインを転送する Type-C 延長ケーブルですが、CC ピンは転送しません。 この拡張機能を Raspberry Pi 4 で使用する場合、拡張機能のメス側の Raspberry Pi ポートの 5.1 kΩ 抵抗器にアクセスできなくなり、Type-C 電源から関連する Raspberry Pi に電力を供給できなくなります。 まあ、それが公式の Raspberry Pi の「Type-C」電源でない限り、抵抗の存在を検出する方法はありません。もちろん、Type-C 仕様に違反しますが、完全に USB-A to USB-C ケーブルとして動作します。と目的があるため、違反はそれほど重大ではありません。

拡張機能がケーブル内の別のワイヤで CC ピンを転送した場合はどうなるでしょうか? 確かに、それは可能です。 一部の拡張機能はそれを行います。 悲しいことに、これは 1 回転でのみ機能することを意味し、そのような延長ケーブルにケーブルを接続するたびに、機能する前に裏返す必要がある場合があります。 FF カプラーの場合も同様です。カップリングを機能させるには、50% の確率でケーブルを回転させる必要があります。

両方の CC ピンをそれぞれ別のワイヤで転送する場合はどうすればよいでしょうか? それは確かにうまくいきますし、これらはオンラインでも販売されています。 実際、これが Framework ラップトップの USB-C 拡張カードの仕組みです。ラップトップの拡張カード コネクタは USB-C であるため、これらのカードは、ピンを 1 対 1 で転送する非常に短い USB-C 拡張機能にすぎません。 延長ケーブルとは違うのでしょうか？ はい。

拡張機能の問題は何ですか? まず、そのようなケーブルが仕様に準拠していないという難題があり、ほとんどの信頼できるメーカーは USB 標準グループからの支持を失いたくないためにケーブルを製造していません。つまり、多くの場合、次のようなケーブルに頼らなければなりません。品質管理が標準以下で、あまり評判の良くないメーカー。 USB-C を使用するすべてのことを考えると、すぐに問題が発生する可能性があります。 では、なぜそれが仕様上合法ではないのでしょうか?

たとえば、内部で 3 A しか処理できない「すべてのピンをパススルーする」USB-C 拡張機能があるとします。 5 A PSU とこのような延長を直列に接続した 5 A 対応ケーブルを使用して 100 W 対応デバイスを充電しようとすると、PSU は 5 A を供給しますが、これは賢明ではありませんが、危険な状況に陥る可能性があります。ケーブルの絶縁体が溶け始める状況。 一方、Raspberry Pi 4 が 3 A を超える電力を消費することは決してないということは私の理解です。そのため、その使用例では、おそらく問題なくできるでしょうが、それはあなたの責任です。

高速信号に関しては、さらに落とし穴があります。 USB-C ケーブルは、20 Gbps に制限されるのではなく、40 Gbps のデータ レートで動作するために、すでに特定の規格に基づいて構築されている必要があります。 高速周辺機器に接続するために高速ワイヤを転送する拡張機能を使用すると、デバイスの動作が不安定になり、時々再接続されることがあります。

USB-C 仕様では、おそらく追加の e-Marker ロジックでこれらの問題を解決でき、USB-C 拡張機能が平和的に共存する方法が作成されたはずですが、彼らは気にしないことにしました。 Framework USB-C 拡張カードは、使用シナリオで適切に動作し、信号の問題を引き起こさないことが検証されているため、誰にも迷惑をかけません。 ハッカーとして、必要に応じて USB-C 延長ケーブルを購入できるべきでしょうか? はい。 それに伴う落とし穴について知っておくべきですか? また、そうです。 ケーブルの落とし穴について詳しく説明しましょう。

すべてのケーブルには少なくとも USB 2.0 ペアが必要です。 ただし、それが望ましくない場合については、悪意のある USB 充電器、ケーブル、および PC に接続されている携帯電話を破壊する単純なエクスプロイトを確認しているため、私たちは知っています。 あなたは「データ アイソレータ」ケーブルの Aliexpress の [今すぐ購入] ボタンに手を伸ばしているかもしれません。繰り返しになりますが、そのようなケーブルの問題点を知っていれば、ハッカーとして、情報に基づいた選択を行うことができます。その種類のハッカーではありません。

USB-A ポートに接続されている場合、消費電力 (具体的には電流、場合によっては電圧) をネゴシエートする唯一の方法は、データ ラインを使用することです。 これらの充電ケーブルはこれを容易にするように作られており、データ線をショートさせる傾向があり、最大 1.5 A まで消費できることをデバイスに知らせます。ただし、データ線が充電器ポートから切断されているため、電話機は認識しません。充電器が実際にこれらのラインを短絡すると、1.5 A の供給能力が通知されます。 圧倒的多数のポートは、ラップトップも充電器も同様に 1.5 A を供給できます。 一部の非常に古いポート (またはスマートフォンの USB-OTG ポート) は 500 mA しか供給せず、それらのポートのごく一部には、USB 標準で義務付けられている過電流保護機能がありません。

このような状況は非常にまれです。 それにもかかわらず、データ ブロッカー ケーブルの存在に関してオンラインの人々はこの難問に失望しています。 一部の充電器は交渉を気にしませんが、一部の充電器は交渉を必要とします。 これにより、Sony PlayStation コントローラーが特定の充電器から充電されないなど、おかしな状況が発生します。

とにかく、あなたのことは知りませんが、データブロッキングケーブルに対する USB-C の制限は、目に見えないレベルの協力のもと、世界中のすべての諜報機関による陰謀であることは、私にとっては明らかです。とにかくそれを貼り付けてデータブロッカーケーブルを購入するのはあなたの義務です。 さらに深刻な問題として、500 mA 専用ポートは稀であり、過電流保護のない 500 mA 専用ポートはさらに稀であり、データ ブロッカー ケーブルを使用している場合は、そのようなポートを意識的に避けることは確かに可能です。

ところで、データ ブロッカー ケーブルに CC ワイヤーが付いている場合 (データ転送を行う場合はそうすべきです)、多数の USB-C コントローラー チップが CC 接続経由でファームウェアのアップデートを許可していることを思い出してください。まあ、これについては完全に安全ではないことが知られています。 つまり、自分の身を守りたいなら、穏やかに話し、大きなパワーバンクを持ち歩くだけでいいのかもしれません。

経験則として、メス USB-C ソケットを備えたほとんどのアダプターは非準拠です。 それでも、私がそのようなケーブルを大量に作成して友人に郵送するのを止めることはできませんし、あなたも止める必要はありません。 繰り返しになりますが、そのようなアダプターが非準拠になるのは具体的にどのような理由でしょうか?

これは、USB-A オス - USB-C メスのパッシブ アダプターです。ラップトップの唯一の USB-C ポートが機械的原因で機能しなくなった後、私はこれをよく使用しましたが、それでも通常は USB-C デバイスを使用する必要がありました。 現在、私はこのアダプターを使用して、USB-A 専用パワーバンクから USB-C デバイスを充電しています。 このようなアダプタは通常、USB 2.0 にのみ接続されます。USB-C での高速信号のデュアルオリエンテーション処理にはアクティブな電子機器が必要なので、実際に USB 3.0 で動作するそのようなアダプタを見つけたら、それが USB でのみ動作するのが私のお金です。 USB-C プラグのある方向では 3.0 になり、別の方向では 2.0 に戻ります。

このアダプターを 2 つ、またはアダプター 1 つと USB AC ケーブルを使用して、USB-A - USB-A オス - オス ケーブルを構築することもできます。 そうする必要はありませんが、理論的には誰かがそれを行うことができ、USB-C グループはこの可能性を非常に嫌います。 2 つのデバイスを AA ケーブルで接続すると、2 つの 5 V 電源間で電流の争いが発生し、予期せぬ結果が生じる可能性があります。スイッチ モード電源でそのようなことを行うと嫌がり、ポートの保護チップが損傷する可能性があります。そのような問題にも対処できません。

問題は、ハッカーが必然的に AA ケーブルを構築し、ラップトップを喫煙するということではありません。 問題は、あまり知識のないユーザーがそれを行う可能性があることです。 これらのアダプターを非準拠にすることは、これらのアダプターを構築しようとしている人、特に大手メーカーにとっては思いとどまります。 ああ、私が示しているアダプターには、USB-C 電源側の抵抗 (プルアップ) 用のフットプリントもありますが、わざわざそれを実装する必要はありません。 これもかなり野暮です。 そうは言っても、このアダプターは非常に便利です。

場合によっては、バレル プラグ メス - USB-C アダプターが販売されているのを見かけます。 ここでは、USB-C PSU をボードに接続すると、バレル ジャックから高電圧が供給されるトリガー ボードについて話しているのではありません。バレル ジャック PSU を接続するアダプターについて話しています。次に、USB-C デバイスに接続します。 明らかに、保護機能はまったくありません。もう抵抗器について話しているわけでもありません。

このアダプターは、5 V 電源で使用した場合、USB-A - USB-C ケーブルと同等です。 このようなアダプターが 5 V 電源でのみ使用されるという保証はまったくありません。 もちろん、ハッカーは 5 V 電源以外のものを接続することはありません。 平均的なユーザーの場合、実際にそのような状況に頼ることはできず、自分のデバイスの一部を使用できなくなるでしょう。 そして、日によっては、どんなハッカーも最終的には平均的なユーザーとまったく同じように行動するようになるでしょう。 常に警戒しているわけにはいきません。

ただし、すべてのデバイスが USB-C ポートで高電圧を受け入れる前にネゴシエーションを必要とするわけではありません。 たとえば、Pinecil はんだごてはそうではありません。 Pinecil とバレル ジャック 20 V 電源で優れたシリコン フレキシブル ケーブルを使用できるように、メス バレル ジャック - メス Type-C アダプターを作成しました。

20 V が供給されているときに、このようなアダプターから Type-C ケーブルをラップトップに接続すると、ラップトップが故障する可能性が高くなります。 実際、まさにこの状況でラップトップが死亡したことが知られている例が複数あります。 一部の初期の USB-C 電源は単独でそのような状況を引き起こす可能性があるため、USB-C ポートはそのような状況から保護することがあります。切り替えを戻さずに、接続されている次のデバイスに喜んで 20 V を供給します。これも後ほど。

現時点では、このアダプターで使用するケーブルのプラグに「禁止」と書いて、このケーブルを他のものに差し込まないようにします。 私がもっと良いアイデアを持っていると期待しているなら、確かにそう思います。 ラップトップで使用するように設計されていると記載されているこのような一見正規のアダプターがあり、Aliexpress のキーワードは「USB PD ステップダウン」のようです。 (@Ralimtek に感謝します!) 最大 60 W までしか上がりませんが、ネゴシエーションを行っているようです。ネゴシエーション後の実際の電圧が 20 V までしか上がらないのが本当なら、充電には完璧に機能するはずです。 USB-C ラップトップをバレル ジャックから接続します。 また、ネゴシエーションを行う独自のアダプターを作成するつもりです。おそらく 100 W のアダプターにするつもりです。正直に言うと、20 V の電源が多すぎるので、それらを有効活用したいのです。

USB-C 規格への準拠にはさらに多くのことがあります。 トリガー IC が提供しない信号のせいで、由緒ある Type-C トリガー ボードが非準拠だったとしても、私は驚かないでしょう。 それにもかかわらず、私たちハッカーはそれらを大量に使用しており、時間が経つにつれて使用量はさらに増えるだけです。 USB-C が準拠していないからといって、クールな USB-C のものを構築する楽しみが妨げられるわけではありません。

時々、Amazon のような企業は、規格に準拠していない電子機器を削除すべきだと主張する人がいます。 確かに、Chromebook を破壊するケーブルは、無害なケーブルを装ったまったくの敵対的なデザインなので、売り物にはなりません。 ただし、この質素な AC オス - メス アダプタは、たとえ大型量販店で販売されるべきではなかったとしても、手元に置いておく価値があることは間違いありません。

お気に入りの非標準準拠デバイスは何ですか?