E-Marker là gì?
E-Marker (dấu hiệu điện tử) là một con chip được sử dụng trong phiên bản đầu nối USB mới nhất, USB Type-C , để giao tiếp giữa các thiết bị nguồn điện và bộ thu điện. Con chip này được sử dụng để giao tiếp với các thiết bị được kết nối nhằm đảm bảo dữ liệu và cung cấp điện an toàn đến và đi từ nguồn và bộ thu điện. E-Marker cung cấp các đặc điểm của cáp bao gồm chiều dài cáp, dòng điện và điện áp được hỗ trợ tối đa, loại tín hiệu USB, ID nhà cung cấp và sản phẩm, bất kỳ chế độ hỗ trợ thay thế nào và nhiều thông tin khác. E-Marker là bắt buộc trên tất cả các cáp USB Type-C hỗ trợ khả năng truyền tải điện 5 ampe và/hoặc vượt quá 60 watt. Cáp USB Type-C dự kiến có tốc độ truyền dữ liệu trên 480 Mbps hoặc USB 2.0 tốc độ cao cũng bắt buộc phải có chip E-Marker được nhúng trong các đầu nối của cáp. Các ứng dụng vượt quá 480 Mbps đều thuộc phạm vi USB 3.1 , nghĩa là bất kỳ cáp USB 3.1 nào, với rất ít trường hợp ngoại lệ, đều được cộng đồng USB-IF yêu cầu phải bao gồm E-Marker trong cáp Type-C.
Hình ảnh của Tomek từ Pixabay
USB Type-C và Thunderbolt
Kể từ khi giới thiệu phiên bản USB 3.0 của giao thức USB và đầu nối Type-C, đã có nhu cầu điều chỉnh cách thức hoạt động của cáp trên tất cả các ứng dụng khả dụng. Cáp Type-C được phát triển để đơn giản hóa kết nối thiết bị và tạo ra một loại cáp có thể được sử dụng "phổ biến" trên phần lớn các ứng dụng phổ biến. Với tốc độ truyền cực nhanh lên đến 10 Gbps, khả năng hỗ trợ liên tục công suất lên đến 100W và khả năng băng thông video cực cao , USB Type-C được xây dựng để khiến tất cả các loại cáp khác trở nên lỗi thời.
Cáp USB Type-C và bộ đổi nguồn; Hình ảnh của ready made qua Pexels
Với sứ mệnh đầy tham vọng như vậy, cáp Type-C phải được sản xuất theo cách có thể hoạt động trên nhiều ứng dụng khác nhau. Ví dụ, HDMI là giao thức được sử dụng chủ yếu để truyền dữ liệu video. Giao thức USB ban đầu không được thiết kế để xử lý việc hiển thị và phát luồng video đến màn hình hoặc TV nên ban đầu ứng dụng này hầu như chỉ sử dụng cáp HDMI. Tuy nhiên, hiện nay, USB Type-C và Thunderbolt đang đảm nhận thách thức không chỉ là bổ sung khả năng phát trực tuyến video vào giao thức mà còn cấp nguồn cho TV hoặc màn hình thông qua một đầu vào cáp duy nhất. Đây là một kỳ tích đáng kinh ngạc và cực kỳ phức tạp về mặt kỹ thuật. Với một kết nối cáp duy nhất, người ta không chỉ có thể truyền phát nội dung video cực cao đồng thời cấp nguồn cho thiết bị mà còn có thể sử dụng cùng một loại cáp đó để sạc một thiết bị nhỏ hơn, ít đòi hỏi hơn như tai nghe hoặc máy tính bảng. Hai ứng dụng này được điều chỉnh bởi cùng một giao thức USB Power Delivery hay PD, nhưng yêu cầu những thứ khác biệt đáng kể từ cùng một loại cáp.
Quá trình liệt kê
Bất cứ khi nào một thiết bị USB được kết nối với một thiết bị chủ, sẽ có một quá trình giao tiếp diễn ra được gọi là quá trình liệt kê. Quá trình liệt kê là "bắt tay" ban đầu của máy chủ và thiết bị. Trong quá trình liệt kê, các thiết bị chủ giao tiếp với nhau thông qua việc truyền các mô tả thông báo cho máy chủ loại thiết bị nào đã được kết nối, yêu cầu về nguồn điện của thiết bị và cách truyền dữ liệu. Ví dụ, khi một con chuột USB được cắm vào máy tính, trong quá trình liệt kê, con chuột đó sẽ gửi thông tin đến máy tính cho biết đó là thiết bị HID (Thiết bị giao diện người dùng) , được cấp nguồn qua bus và là chuột quang. Sau đó, máy tính sẽ biết cách tương tác với chuột đúng cách. Tất cả các giao tiếp này diễn ra trong một phần giây và người dùng không nhìn thấy.
Kết nối thiết bị USB Type-C
Khi một thiết bị USB Type-C được kết nối, quá trình liệt kê ban đầu sẽ diễn ra, như đã đề cập ở trên, nhưng lần này có thêm một bước. Vì các thiết bị Type-C có thể thay đổi đáng kể về khả năng nên điều quan trọng là cáp cũng phải được đưa vào quá trình ra quyết định. Nếu thiết bị nguồn và thiết bị thu yêu cầu 100W điện năng nhưng cáp chỉ có khả năng cung cấp tối đa 10W thì sẽ phát sinh vấn đề. Nếu nguồn và thiết bị thu cung cấp toàn bộ 100W điện năng, cáp sẽ trục trặc và mọi thứ có thể trở nên nguy hiểm. Bây giờ, trước quá trình liệt kê, phải diễn ra quá trình đàm phán cung cấp điện bao gồm nguồn, thiết bị thu và cáp. Việc giao tiếp này có thể thực hiện được nhờ vi mạch trên đầu nối của cáp, chip E-Marker. Cáp có thể cho thiết bị nguồn và thiết bị thu biết khả năng thực hiện của nó và sau đó thiết bị nguồn và thiết bị thu sẽ điều chỉnh cho phù hợp. E-Marker đóng vai trò là trung gian trong quá trình đàm phán và thường có quyết định cuối cùng về cách thiết bị nguồn và thiết bị thu sẽ giao tiếp.
Cấu trúc giao dịch phân phối điện (PD)
Khi cáp Type-C được kết nối giữa thiết bị nguồn và thiết bị thu, các gói dữ liệu được trao đổi để xác định cách xử lý phân phối điện năng hoặc PD. Các giao dịch PD có cấu trúc tương tự:
1. Phần mở đầu cho phép máy thu khóa vào sóng mang bằng cách gửi một chuỗi các số 1 và 0 cho phép máy thu đồng bộ với đồng hồ được truyền.
2. SOP định nghĩa loại giao tiếp sẽ diễn ra. Phần này chỉ ra liệu giao tiếp gói tin có diễn ra giữa các cổng hay giữa cáp và nguồn không. SOP được sử dụng để xác định hướng và những người tham gia vào cuộc trò chuyện về nguồn điện. Đối với việc truyền dữ liệu giữa hai thiết bị, các gói SOP sẽ được sử dụng. Đối với việc truyền dữ liệu giữa nguồn và cáp, SOP' sẽ được sử dụng.
3. Phần tiếp theo của gói tin được gọi là chuỗi tiêu đề. Chuỗi tiêu đề cho biết yêu cầu bắt nguồn từ đâu (cổng hướng lên hay hướng xuống), số ID của lần truyền và số lượng gói dữ liệu sẽ theo sau.
4. Các gói dữ liệu được gửi tiếp theo. Các gói dữ liệu này chứa thông tin liên quan đến ID nhà cung cấp, ID sản phẩm và các khả năng cụ thể. Đây là thông tin mà E-Marker chứa.
5. Sau khi E-Marker được đọc, một gói Kiểm tra dự phòng tuần hoàn (CRC) được gửi đi để đảm bảo dữ liệu được gửi không bị hỏng và được nhận đúng cách. Kiểm tra này xác nhận tính toàn vẹn của các gói dữ liệu được gửi qua bus. Ở cuối gói này, có một ký hiệu “kết thúc gói” (E) xác nhận kết thúc của gói PD được gửi.
Đàm phán về phân phối điện (PD)
Các giao dịch PD này tạo nên quá trình đàm phán cung cấp điện. Quá trình đàm phán PD trước tiên phải giải quyết cáp, được gọi là SOP prime. Cáp Type-C có đầy đủ tính năng được yêu cầu phải có E-Marker cho biết khả năng truyền tải điện. Đàm phán SOP là bắt buộc đối với bất kỳ hợp đồng điện nào trên 3 Ampe hoặc 60 watt. Sau khi xác định được khả năng của cáp, quá trình đàm phán PD có thể tiếp tục. Quá trình đàm phán PD có thể được đơn giản hóa thành tám giai đoạn.
Nguồn tuyên bố khả năng cung cấp điện của nó bị hạn chế bởi cáp.
Sink sẽ gửi CRC xác nhận đã nhận được tin nhắn.
Sau đó, Sink sẽ đưa ra yêu cầu về tùy chọn nguồn điện phù hợp.
Nguồn sẽ cấp CRC xác nhận đã nhận được yêu cầu.
Nguồn chấp nhận yêu cầu của Bộ thu.
Sink sẽ cấp CRC xác nhận đã nhận được sự chấp nhận.
Nguồn phát hành PS đã sẵn sàng.
Cấp độ sức mạnh đàm phán đã được cung cấp.
Một thiết bị có thể hỏng ở bất kỳ bước nào nêu trên. Nếu xảy ra hỏng hóc, nguồn điện sẽ không được cung cấp và thiết bị có thể không được nhận dạng bởi thiết bị nguồn hoặc thiết bị thu. Quy trình này đảm bảo tính an toàn và độ tin cậy của các thiết bị được kết nối, cho phép sử dụng an toàn. May mắn thay, có một số công cụ giúp các kỹ sư và nhà phát triển đảm bảo và đảm bảo rằng các loại cáp họ sản xuất an toàn, đáng tin cậy và sẵn sàng để sản xuất.
Công cụ kiểm tra USB Type-C
Máy kiểm tra cáp nâng cao v2
Total Phase đã chứng kiến sự áp dụng nhanh chóng của đầu nối Type-C và đã xây dựng một công cụ giúp các nhà sản xuất đảm bảo tính an toàn và độ tin cậy của cáp. Công cụ này có tên là Advanced Cable Tester v2 . Advanced Cable Tester v2 là cách nhanh nhất và thuận tiện nhất để kiểm tra toàn diện cáp USB, Lightning và video. Nó cung cấp:
Kiểm tra ngắn - Hình ảnh động của kết quả kiểm tra
Kiểm thử mở - Hình ảnh động của kết quả kiểm thử
Kiểm tra tính liên tục - Hình ảnh động của kết quả kiểm tra
Đo điện trở DC cho hầu hết các dây, với độ chính xác milliohm trên dây nối đất và dây nguồn, độ phân giải ohm trên hầu hết các dây khác, chỉ kiểm tra tính liên tục trên các đường dữ liệu tốc độ cao
Kiểm tra tính toàn vẹn tín hiệu của đường dữ liệu lên đến 12,8 Gbps trên mỗi kênh
Xác minh E-Marker
Cắm/chức năng của phích cắm Lightning (Cáp Lightning của Apple)*
Bảo vệ quá áp (Cáp Apple Lightning)*
Kiểm tra phục hồi điện áp (Cáp Apple Lightning)*
Mức tiêu thụ dòng điện tĩnh (Cáp Apple Lightning)*
Máy kiểm tra cáp nâng cao v2
Advanced Cable Tester v2 là máy kiểm tra cáp nhanh nhất và toàn diện nhất trên thị trường. Với thiết kế chắc chắn, chi phí thấp cho mỗi lần kiểm tra và báo cáo dễ hiểu, công cụ này lý tưởng cho môi trường phòng thí nghiệm và sản xuất. Bất kể ứng dụng nào, Advanced Cable Tester v2 sẽ cung cấp phạm vi kiểm tra có độ chính xác cao mà không cần đến các công cụ tùy chỉnh, nhân viên được đào tạo bài bản hoặc máy hiện sóng đắt tiền. Công cụ này có khả năng tiết kiệm hàng trăm nghìn đô la chi phí chung và chi phí thu hồi.
Máy kiểm tra chạy một loạt các bài kiểm tra khác nhau khi cáp được kết nối bao gồm tính liên tục, điện trở DC, đọc E-Marker và tính toàn vẹn của tín hiệu. Trong quá trình kiểm tra tính toàn vẹn của tín hiệu, Advanced Cable Tester v2 có thể kiểm tra tính toàn vẹn của tín hiệu lên đến 12,8 Gbps cho mỗi kênh và hiển thị sơ đồ mắt thường chỉ thấy được bằng các ống ngắm đắt tiền.
Sơ đồ mắt kiểm tra tính toàn vẹn tín hiệu của Advanced Cable Tester v2
Một bài kiểm tra quan trọng khác đảm bảo sự hiện diện của E-Marker trên cáp USB Type-C. Bài kiểm tra E-Marker lấy các giá trị mong đợi của thông số kỹ thuật USB và so sánh các giá trị đó với các giá trị thực tế được lập trình vào E-Marker của cáp để đảm bảo dữ liệu khớp. Nếu các giá trị đo được không khớp, Advanced Cable Tester v2 sẽ không khớp cáp. Bài kiểm tra E-Marker cũng hiển thị một số trường bổ sung bao gồm Product ID, Vendor ID và Test ID.
Bản tóm tắt
E-Marker là một thành phần cực kỳ quan trọng cần được xem xét trong tất cả các loại cáp USB Type-C. Nó đảm bảo rằng các thiết bị được kết nối đang hoạt động ở mức an toàn và đáng tin cậy. Với các công cụ như Advanced Cable Tester v2 và USB Power Delivery Analyzer, các kỹ sư có thể nghiên cứu kỹ kết quả thử nghiệm và tạo ra những loại cáp tốt nhất cho thị trường trong khi vẫn đảm bảo tính an toàn và độ tin cậy.
THEO TOTALPHA
Comments