Игорь
я могу поступать правильно
Если не я, то кто-то другой. Поэтому, лучше я =)
Игорь Зубов
Все записи
текст

USB объединяет

"ММ" №12/99 2013, с. 54
Сколько различных проводов нужно человеку, чтобы зарядить и обеспечить работой все его N гаджетов? Как минимум N кабелей плюс блок питания для каждого. Но эти времена уже близятся к завершению – расширение стандарта USB позволит избавиться от связки проводов, а также сэкономить деньги на электричество.

Представим обычное рабочее место рядового человека. Ноутбук (или стационарный компьютер), клавиатура и мышь, монитор, принтер и сканер (или МФУ), акустическая система и, скажем, внешний жесткий диск. Как минимум четыре из этих устройств требуют подключения к электрической сети. Это означает, что все время, пока их кабели воткнуты в розетку, работают блоки питания, которые преобразуют переменный ток в постоянный. Несмотря на то, что эти маленькие черные коробочки компактны и относительно дешевы в производстве, их эффективность далеко не выдающаяся. Часть энергии непременно теряется, превращаясь в тепло. Вспомним еще о планшете, мобильном телефоне, MP3-плеере, электронной читалке, фотоаппарате и так далее. Каждому девайсу нужен свой собственный выпрямитель переменного тока, который работает все время и потребляет электроэнергию. Если же увеличить масштабы хотя бы до среднего офиса, то лишние расходы видны невооруженным глазом.
А ворох кабелей, который лежит у каждого в шкафу и уже вряд ли пригодится? Провода от старых устройств, перемятые или перекусанные, адаптеры для разных регионов, таких как Азия, США, Европа. Покупка нового кабеля (а иногда и вместе с зарядным устройством) может влететь в копеечку. Что же делать с пластико-металлическими спрутами, медленно, но верно сосущими деньги из нашего с вами кармана? Усовершенствовать то, что уже всем давно знакомо.


В начале 1996 года была выпущена первая полностью рабочая спецификация одного из самых популярных сегодня стандартов – Universal Serial Bus (USB) 1.0. С тех пор прошло почти двадцать лет, и текущая версия – 3.1. Но это далеко не конец.
Развитие электроники ставит перед инженерами новые задачи, такие как увеличение пропускной способности (для использования высокоскоростных внешних хранилищ данных USB 2.0 было недостаточно) и передачи высоких напряжений для электропитания устройств. Обычный USB позволяет передавать ток с напряжением до 5 В при силе 2 А, что достаточно для зарядки и поддержания работоспособности таких небольших устройств, как MP3-плееры, телефоны, фотоаппараты, различные модемы и простые хранилища данных. Но как быть с электроемкими девайсами?
До сих пор у каждого такого устройства был свой, часто проприетарный (то есть особый, защищенный авторскими правами компании-разработчика. – Ред.) разъем для потребления энергии. Альтернатива этому появилась в июле 2012 года, когда группой USB-FI (USB Implementers Forum) было представлено расширение спецификаций 2.0 и 3.0 под названием Power Delivery (PD).

USB-FI – некоммерческая организация, образованная многими IT-компаниями и корпорациями. Вот только несколько наиболее именитых: Microsoft, Hewlett-Packard, Intel и Texas Instruments. Ведущий специалист этой группы – Аджай Бхатт, главный архитектор клиентских платформ в Intel. Его без преувеличений считают отцом USB.
Принципиальное отличие USB PD от обычных USB – возможность передавать ток с напряжением до 20 В при силе 5 А, чего должно быть вполне достаточно, чтобы зарядить аккумулятор ноутбука. Расширение Power Delivery может работать в нескольких режимах: классический для USB до 5 В и 2 А, до 12 В и 1,5 А, до 12 В и 3 А, до 20 В и 3 А и до 20 В и 4,75–5 А. Скорость передачи данных зависит от версии стандарта, поверх которого «установлен» Power Delivery.
Расширение реализовано для всех типов USB – обычный, мини и микро. Технически PD добавляет новые пины (контакты) в кабель и порт USB, не затрагивая уже существующие, таким образом, расширение полностью обратно совместимо с USB 2.0 и USB 3.0. Именно по новым пинам осуществляется передача энергии и управляющих команд. При подключении между устройствами распределяются роли, кто из них будет источником энергии, а кто приемником. Источник и приемник обмениваются служебной информацией по специальному протоколу, который работает параллельно обычному USB-протоколу, поэтому передача данных и управление питанием никак не влияют друг на друга. Благодаря этому протоколу устройства могут меняться ролями «на лету», изменять силу тока и напряжение, уходить в режим сна и возвращаться из него. Тем не менее, для разработчиков оставили возможность отправлять управляющие команды и по обычному USB-протоколу. На всякий случай.


Использование USB PD может быть весьма различным. Самое очевидное – организация рабочего пространства с большим комфортом. Для многих офисов актуальна проблема лишних проводов и нехватки свободных розеток. С новым USB будет достаточно подключить одно устройство к сети (например, монитор), а все остальные (ноутбук, принтер, внешний жесткий диск) – уже к нему. Вторым примером будут сложные системы и комплексы типа «умный дом». Единая инфраструктура практически для всех бытовых устройств, будь то светильник, микроволновка или кофеварка, – это задача, над которой дизайнеры бьются уже не первый год. Теперь им всем можно будет отправлять команды с содержанием в стиле «кофе со сливками, температура 60 градусов», «разогревать содержимое в течение 3 минут» или «включить светло-зеленую подсветку в спальне» прямо с того гаджета, который под рукой. Конечно, все это можно было сделать и раньше, но теперь не надо сооружать весьма хитрые локальные сети и системы микроконтроллеров – устройство будет способно реагировать на команды буквально из коробки.
Но самая серьезная долгосрочная перспектива – унификация зарядных портов с устройствами и распространение использования «зеленой» энергии. Все устройства для работы используют постоянный ток, который получают, преобразуя переменный ток из обычных городских электросетей. Этот переменный ток начинает свой путь в большинстве случаев с ГЭС, ТЭЦ или АЭС, на которые уже давно косо посматривают экологи. Но с помощью USB PD можно уменьшить потребление переменного тока – получить постоянный ток напрямую из солнечных батарей, которые легко монтируются на крыше, лишь бы погода позволяла. Далее они соединяются с универсальными USB-розетками и все: переменный ток городской сети не нужен. Если успех Power Delivery будет закреплен, и максимальную мощность поднимут со 100 до 220 Вт, то обеспечить энергией можно будет любые устройства. Это большой задел на будущее для реорганизации потребительских электросетей.

Естественно, внедрение нового стандарта требует времени. Ожидается, что массовое производство техники с поддержкой USB PD начнется в 2015 году. До этого времени промышленным дизайнерам и программистам предстоит много работы. Для первых новый стандарт означает отказ от обычных портов для электропитания, то есть теперь можно изменить расположение элементов внутри устройства и, возможно, его габариты. Программистам надо будет включить поддержку PD на уровне драйверов устройств, а также разработать пользовательский интерфейс для его управления.
Качественная реализация аппаратной и программной частей как раз займет весь 2014 год. Однако летом 2013 года на CES (International Consumer Electronics Show – Международная выставка потребительской электроники) уже был продемонстрирован самый обычный ноутбук DELL D360, который питался от монитора. Конечно, с ноутбуком и монитором произвели определенные подготовительные работы, но сам факт уже говорит об актуальности и работоспособности USB PD. А самое главное, 2015 год – не такая уж и далекая дата.

Читать эту статью в онлайн версии журнала "ММ": http://www.21mm.ru/?mag=99#054 
Всего 0 комментариев
Комментарии
OK OK OK OK OK OK OK
Яндекс.Метрика