En parlant d’implémentations USB-C de haute qualité, il existe un produit qui a de multiples arguments de vente conçus autour de l’USB-C, et est sans doute un brillant exemple de la façon de bien utiliser l’USB-C. C’est l’ordinateur portable Framework, où les cartes d’extension USB-C occupent le devant de la scène.
Divulgation complète – cet article est en train d’être tapé sur un ordinateur portable Framework, et je l’ai obtenu gratuitement auprès de Framework. Je ne l’ai pas eu pour la couverture de Hackaday – je développe du matériel destiné à Framework comme passe-temps, en particulier des cartes qui piratent des aspects de cet ordinateur portable de manière amusante. Dans le cadre de leur effort de soutien aux développeurs communautaires, ils m’ont fourni un ordinateur portable que je n’aurais pas pu obtenir autrement pour un tel passe-temps. À présent, je fais partie de la communauté Framework, j’ai mon propre ensemble de choses que j’aime à propos de cet ordinateur portable et un ensemble de choses que je n’aime pas.
Ce n’est pas un article sur la façon dont je suis satisfait ou insatisfait de l’ordinateur portable Framework – il y en a beaucoup, et ce ne serait pas juste pour moi d’en écrire un – je n’ai rien payé sauf en m’amusant concevoir des tableaux et passer du temps avec d’autres personnes pour concevoir des choses sympas, ce que je fais volontiers. Je suis un passionné d’ordinateurs portables, et la raison pour laquelle j’aimerais parler de Framework est qu’il n’y a pas de meilleur exemple d’USB-C, et de tout ce que vous pouvez faire avec, à l’état sauvage.
C’est USB-C jusqu’au bout
Il y a quatre ports USB-C sur l’ordinateur portable Framework. Tous ces ports peuvent être utilisés comme ports de charge, USB3, DisplayPort ou Thunderbolt 3. Cela est possible en partie parce que, eh bien, il n’y a pas d’autres ports dans le système – ces quatre ports sont ce que vous obtenez, à l’exception de la prise casque, et chaque port est associé à un contrôleur Thunderbolt et PD. Cependant, il n’y a pas de dongles à gérer, contrairement aux Macbooks – tous les ports sont profondément encastrés dans le boîtier et vous utilisez des cartes dites d’extension pour vos besoins en matière de ports. La plus simple, la carte d’extension USB-C, étend simplement le port USB-C auquel elle se branche — il s’agit essentiellement d’une extension USB-C mais d’une manière ou d’une autre, du type conforme à la norme ; il ne contient aucun composant actif et transmet simplement les broches 1: 1, héritant de toutes les propriétés des ports.
Il existe d’autres cartes, telles que HDMI, DisplayPort, USB-A, Ethernet et également des cartes d’extension de stockage. Comme vous pouvez le deviner, ils invoquent des altmodes à partir des ports USB-C auxquels ils sont connectés – avec DisplayPort et HDMI utilisant l’altmode DP, la carte DisplayPort ne faisant que passer les broches haute vitesse compatibles altmode et HDMI utilisant un DisplayPort actif -Puce convertisseur HDMI. L’USB-A agit comme un adaptateur USB-C mâle vers USB-A 3.1 femelle, Ethernet se connecte via USB3 et les cartes d’extension de stockage semblent également se connecter via USB3.
Cela résout pas mal de problèmes. Si vous voulez un ordinateur portable avec une combinaison très spécifique de ports, vous pourrez probablement l’obtenir ici. Vous n’avez pas besoin de transporter des dongles – les cartes d’extension sont petites et gérables, vous pouvez en jeter une poignée dans votre sac d’ordinateur portable et n’utiliser la carte DisplayPort que lorsque vous avez besoin d’une sortie DisplayPort, avec USB-C ou USB-A ports à d’autres moments à la place. Si un port tombe en panne, vous n’avez plus besoin de remplacer et de réparer la carte mère – échangez la carte d’extension et c’est parti. Oh, et si vous avez un autre ordinateur portable équipé d’USB-C, toutes vos cartes d’extension fonctionneront comme des dongles USB-C à la rigueur, à condition que le facteur de forme mécanique nécessairement inflexible ne soit pas un problème pour vous.
Cartes communautaires
Dès le début, Framework a publié des fichiers pour que d’autres développent leurs propres cartes d’extension – un modèle KiCad avec des numéros de pièce, un exemple de carte avec un microcontrôleur STM32 et des fichiers de logement de carte imprimables. Ils se sont également engagés à soutenir les développeurs de la communauté en finançant des cycles de production de prototypes – le programme dont j’ai bénéficié, comme je l’ai décrit ci-dessus. Bien qu’un pirate informatique solitaire ne puisse pas développer un périphérique Thunderbolt, vous obtenez toujours une sortie 5 V et un port USB 2.0, avec une capacité USB 3.0 si vous osez tenter votre chance à l’adaptation d’impédance. De plus, bien sûr, le relais de charge USB-C est là tant que vous préservez les lignes CC.
Depuis lors, le forum Framework est devenu animé avec des gens qui inventent, discutent, développent et peaufinent des conceptions de cartes d’extension, des idées allant du modem LTE à MagSafe. Il existe déjà quelques cartes communautaires, comme la carte de chargement magnétique USB-C, que tout le monde peut assembler en combinant un boîtier imprimé en 3D avec des composants Aliexpress, et les gens l’ont améliorée. Il existe également des cartes pour un port série, un miniDisplayPort et un port VGA actuellement en cours de conception par quelqu’un sur Discord ; des cartes comme le RP2040 et l’USB-C à double port se préparent, et nous pourrions également voir quelques conceptions inattendues apparaître à l’avenir. En fait, il y avait un projet communautaire de carte Ethernet bien avant qu’une carte Ethernet n’apparaisse sur le Framework store !
Malheureusement, toutes les conceptions de cartes d’extension axées sur la communauté n’ont pas atteint la production. Je ne pense pas que ce soit le problème de Framework – c’est plutôt un problème général de « faire passer le matériel de la conception à la réalité », quelque chose que j’ai dû résoudre par moi-même, et j’ai encore parfois du mal à le résoudre. Ce serait en effet cool de voir plus de cartes d’extension axées sur la communauté, et dans des circonstances différentes, les conceptions prospéreront.
Défauts principalement sur les bords
Tout n’est pas parfait dans Framework land en ce qui concerne l’USB-C. Par exemple, les cartes d’extension sont un peu petites, elles ont une certaine enveloppe thermique et, dans la nature, il a été constaté que les contrôleurs des cartes d’extension de stockage pouvaient surchauffer et commencer à s’étrangler, entraînant une baisse des performances de lecture/écriture. Chaque ordinateur portable Framework est livré avec un tournevis, cependant, et il existe un guide sur la façon dont vous pouvez utiliser ce tournevis à bon escient en ajoutant un tampon thermique à l’intérieur de votre carte de stockage – réduisant la chaleur d’un cran et empêchant la carte de s’étrangler. Cela dit, ce n’est pas la seule carte où cela pourrait être un problème – la carte LTE pilotée par la communauté, chaque fois qu’elle apparaît réellement, peut également rencontrer des problèmes thermiques, c’est juste qu’il n’y a pas beaucoup d’espace mécaniquement.
Toutes les cartes d’extension, à l’exception de la carte passthrough USB-C, sont essentiellement des périphériques branchés en permanence et consomment de l’énergie. Chacune de ces cartes contient un pulldown de 5,1 kΩ, qui est détecté par le contrôleur Thunderbolt de chaque port USB-C, et fait sortir le contrôleur du mode veille profonde, activant le mode alternatif demandé par la carte. De plus, il commute le rail d’alimentation interne 5 V sur le port USB-C, alimentant les composants internes de la carte. Je suppose que ces deux facteurs sont à l’origine de la consommation d’énergie liée à la carte d’extension signalée par certaines personnes. Cette fuite a été en grande partie, mais pas entièrement, annulée par les mises à jour du micrologiciel à un moment donné; pourtant, une partie de celui-ci est inévitable.
La charge USB-C n’a pas été parfaite non plus. Il y a des blocs d’alimentation avec lesquels j’ai trouvé que le Framework ne fonctionnerait pas, et j’ai dû me démener pour trouver un autre bloc d’alimentation USB-C à un moment donné, alors que je pensais en avoir déjà un qui fonctionnait. Il n’est pas improbable que le bloc d’alimentation soit à blâmer, et je n’ai jamais mis à jour le BIOS non plus, il est donc fort probable que je sois à une mise à jour du firmware loin d’une meilleure compatibilité. De plus, dans certains lots de cartes mères, en raison d’un FET dans un chemin de charge ayant des caractéristiques différentes de celles conçues, la charge de 15 V ne fonctionnait pas bien, ce qui empêchait l’utilisation de certaines banques d’alimentation et blocs d’alimentation. Étant donné que le chargeur Framework d’origine fonctionne à 20 V, il est logique que ce mode de défaillance ait été manqué. Heureusement, vous pouvez commander un FET de remplacement et l’échanger, puis réactiver la charge 15 V dans l’EC – rappelez-vous que l’EC dispose d’un micrologiciel open source.
Une voie claire et ouverte
Ces problèmes sont amusants à aborder, mais ils sont minuscules lorsqu’il s’agit d’utiliser les ports USB-C du Framework au quotidien. Dans l’ensemble, l’implémentation USB-C sur l’ordinateur portable Framework est brillante et de nombreux ordinateurs portables n’atteignent nulle part le niveau de fonctionnalité fourni par ses ports USB-C.
Le niveau d’ouverture lorsqu’il s’agit de décisions de conception et de défauts est également sans précédent – aucune autre société d’ordinateurs portables ne vous aurait montré où ajouter un tampon thermique, ou vous aurait donné un numéro de pièce FET pour remplacer un FET de qualité inférieure sur votre carte mère lorsque votre USB -C la charge est situationnellement non fonctionnelle ; et encore moins publier des schémas partiels et des informations sur les connecteurs pour la communauté des bricoleurs. L’écosystème de Framework favorisé par USB-C est vraiment impressionnant à voir, et j’ai hâte de voir ce qu’il apporte, à la fois pour la base d’utilisateurs de Framework, et pour influencer indirectement les décisions de conception d’autres ordinateurs portables et appareils en faisant les choses correctement, et en utilisant la variété des modes USB-C à son avantage.
