Chân D+ D− (DP, DM) trên jack USB Type-C: vị trí, cách nối và phân biệt với DisplayPort

D+ D− (DP, DM) là cặp dữ liệu USB 2.0 nằm ở chân A6, A7, B6, B7 của cổng Type-C. Bài hướng dẫn nối jack Type-C 4 dây vào mạch có USB, vai trò của D+ D− khi sạc và cách phân biệt với DisplayPort.

Trên sơ đồ mạch và datasheet, hai chân dữ liệu của USB được ghi là D+ và D−, có nơi ghi DP và DM. Trong khi đó, ở máy tính và màn hình, DP lại là tên viết tắt của DisplayPort. Cổng Type-C làm được cả hai việc nên hai nghĩa này rất dễ bị lẫn khi chọn jack.

Bài này giải thích chân D+ D− nằm ở đâu trên cổng USB Type-C, cách nối jack Type-C 4 dây vào mạch có USB, vai trò của D+ D− khi sạc và cách phân biệt với DisplayPort.

1. D+ D− (DP, DM) là gì

D+ và D− là cặp dây dữ liệu vi sai của USB 2.0. Hai dây luôn đi cùng nhau: tín hiệu được truyền bằng chênh lệch điện áp giữa hai dây nên chống nhiễu tốt hơn một dây đơn. Tên gọi khác nhau tùy tài liệu nhưng cùng một nghĩa:

Cặp D+ D− mang được ba mức tốc độ của USB 2.0: 1,5 Mbit/s, 12 Mbit/s và 480 Mbit/s. Chuột, bàn phím, mạch nạp vi điều khiển, cổng COM ảo, USB lưu trữ đời cũ đều chạy trên cặp dây này.

2. D+ D− nằm ở đâu trên cổng Type-C

Trên cổng Type-C, D+ D− là bốn chân nằm giữa hai hàng tiếp điểm: A6 và B6 là D+, A7 và B7 là D−.

• Đầu cái có đủ bốn chân. Trên mạch, A6 được nối với B6 và A7 nối với B7, nên jack chỉ đưa ra một dây D+ và một dây D−.
• Đầu đực chỉ có một cặp ở A6 và A7. Cắm chiều nào thì cặp này cũng chạm vào một trong hai bộ chân của đầu cái, nhờ vậy dữ liệu USB 2.0 không phụ thuộc chiều cắm.

3. Nối jack Type-C 4 dây vào mạch có USB

Jack Type-C 4 dây đưa ra VBUS, D−, D+ và GND, đủ để một mạch vừa lấy nguồn 5 V vừa giao tiếp USB 2.0 với máy tính. Nguyên tắc nối rất đơn giản: tín hiệu nào nối với tín hiệu đó.

Hai dây D+ D− phải nối tới chân USB của vi điều khiển hoặc của IC chuyển USB sang UART. Vị trí chân USB trên một số chip thường gặp:

ESP32 dòng thường (ESP32-WROOM) và ESP8266 không có USB gốc. Các mạch này nhận USB qua IC chuyển USB sang UART hàn sẵn trên bo, ví dụ ESP32 DevKit V1 cổng Type-C. Trên những bo này không có điểm nào để nối thêm D+ D− trực tiếp vào chip chính.

Vài lưu ý khi đi dây:

• Giữ hai dây D+ D− ngắn, đi sát nhau và dài bằng nhau. Dây rời dài hàng chục cm vẫn chạy được ở tốc độ 12 Mbit/s nhưng dễ lỗi ở 480 Mbit/s.
• Một số chip cần điện trở nối tiếp hoặc điện trở kéo lên ở D+; làm theo sơ đồ tham khảo của nhà sản xuất chip.
• Màu dây của jack có thể khác nhau giữa các lô. Đo thông mạch từ dây tới chân có nhãn trước khi hàn.

Jack 4 dây tại PYWORLD có các kiểu tròn có nắp, oval và dẹt có tai bắt vít. Nếu muốn tự hàn dây theo chiều dài riêng, dùng jack cái 4 chân chưa hàn dây với bốn pad V, D+, D−, G.

4. Nối nhầm hoặc đảo D+ D− thì sao

• Đảo D+ với D−: mạch thường không hỏng nhưng máy tính không nhận thiết bị hoặc báo thiết bị USB không xác định. Đổi lại hai dây là hết.
• Nhầm D+ hoặc D− với VBUS: nguy hiểm hơn. Chân USB của nhiều vi điều khiển chỉ chịu mức 3,3 V; đưa 5 V vào có thể làm hỏng chân đó.
• Hở một trong hai dây: máy tính không nhận thiết bị, nhưng mạch vẫn có nguồn. Đây là dấu hiệu thường gặp của mối hàn nguội.

5. D+ D− khi sạc: vì sao có mạch sạc chậm

Ngoài truyền dữ liệu, D+ D− còn được dùng để thiết bị nhận biết loại nguồn theo chuẩn sạc pin của USB (BC 1.2):

• Cổng USB máy tính: D+ D− nối với mạch USB. Thiết bị chỉ được lấy dòng nhỏ, 500 mA với USB 2.0.
• Bộ sạc chuyên dụng: bên trong sạc, D+ được nối tắt với D−. Thiết bị nhận ra điều này và cho phép lấy tới 1,5 A.
• Một số chuẩn sạc nhanh riêng của hãng cũng ra lệnh đổi điện áp bằng các mức áp trên D+ D−.

Sạc nhanh PD của Type-C thì không dùng D+ D− mà truyền qua chân CC. Vì vậy jack 4 dây có D+ D− vẫn không sạc nhanh PD được nếu mạch không xử lý chân CC.

Khi dùng jack Type-C 2 dây làm cổng nguồn cho một mạch tự làm, D+ D− bị bỏ hở. Việc này không ảnh hưởng nếu mạch chỉ lấy dòng nhỏ. Mạch sạc pin có IC nhận diện nguồn qua D+ D− thì cần jack 4 dây để IC đọc được loại sạc.

6. DP còn là DisplayPort: đừng nhầm khi chọn jack

Khi nói cổng Type-C có hỗ trợ DP để xuất hình, DP là DisplayPort, không liên quan tới chân D+. Tín hiệu hình ảnh đi trên các cặp tốc độ cao TX, RX của cổng Type-C 24 chân, hai chân SBU làm kênh phụ; việc chuyển sang chế độ xuất hình được hai thiết bị thỏa thuận qua chân CC.

Kết luận ngắn gọn: các jack Type-C 2, 4, 5, 6 dây và mạch ra chân 4 pad, 6 pad không dùng để xuất hình. Muốn đưa DisplayPort qua Type-C cần cổng 24 chân trên mạch in, thiết bị nguồn hình có hỗ trợ và cáp đủ dây tốc độ cao.

7. Câu hỏi thường gặp

DP và DM trên mạch là chân nào?

DP là D+, DM là D−. Hai chân này nối tới dây D+ và D− của jack Type-C 4 dây hoặc 6 dây.

D+ D− của Type-C có khác của Micro-USB và USB-A không?

Không khác. Cả ba loại cổng đều dùng chung tín hiệu USB 2.0, nên có thể thay cổng Micro-USB của một mạch cũ bằng jack Type-C 4 dây: VBUS, D−, D+, GND nối đúng tên. Chân ID của Micro-USB không có chân tương ứng trên jack 4 dây.

Jack Type-C 2 dây có truyền dữ liệu được không?

Không. Jack 2 dây chỉ có VBUS và GND. Muốn có dữ liệu USB phải dùng loại 4 dây trở lên.

Cắm vào máy tính mà không thấy cổng COM, kiểm tra gì trước?

Kiểm tra theo thứ tự: cáp có dây dữ liệu hay chỉ là cáp sạc; D+ D− có bị đảo hoặc hở mối hàn; máy tính đã cài driver của IC chuyển USB sang UART chưa. Driver thường dùng có ở trang Driver, cáp có dây dữ liệu xem dây USB nạp code đầu Type-C.

Muốn xuất hình qua cổng Type-C tự làm thì cần gì?

Cần cổng Type-C 24 chân hàn trên mạch in có đi dây tốc độ cao, IC điều khiển chế độ DisplayPort và thiết bị nguồn hình có hỗ trợ. Jack có dây sẵn không đáp ứng được.

Cần tư vấn chọn jack Type-C có D+ D− cho mạch đang làm, liên hệ PYWORLD qua số 0915703319.