- В чем заключаются преимущества универсальной последовательной шины?
- Расцветка проводников
- Схемы распиновки USB-разъёма
- Mini
- Мicro
- Type C
- Особенности распайки кабеля на контактах разъёма
- Виды USB разъемов – основные отличия и особенности
- Классификация и распиновка
- Распиновка usb 2.0 разъёма (типы A и B)
- Распиновка usb 3.0 (типы A и B)
- Распиновка микро usb разъёма
- Распиновка мини USB
В чем заключаются преимущества универсальной последовательной шины?
Внедрение этого способа соединения позволило:
- Быстро подключайте к ПК различные внешние устройства, от клавиатуры до внешних дисководов.
- В полной мере используйте технологию Plug & Play, упрощающую подключение и настройку внешних устройств.
- Отказ от ряда устаревших интерфейсов, что положительно сказалось на функциональности компьютерных систем.
- Шина позволяет не только передавать данные, но и питать подключаемые устройства, с ограничением по току нагрузки 0,5 и 0,9 А для старого и нового поколения. Это дало возможность использовать USB для зарядки телефонов, а также подключать различные гаджеты (мини-вентиляторы, фонари и так далее).
- Стало возможным производить мобильные контроллеры, такие как сетевая карта RJ-45 USB, электронные ключи для входа и выхода из системы
Расцветка проводников
Цветов относительно немного. Также в схеме может быть группа проводов, которые будут обозначены одним цветом.
Начнем с простого — в распиновке USB 2.0 всего четыре цвета:
- Этот проводник красного цвета – именно на него подается постоянное напряжение.
- Второй белый проводник нужен для передачи информации по USB.
- Зеленый провод также необходим для передачи данных.
- На черный проводник подается нулевое напряжение питания. Он также называется общим (или основным) проводом и маркируется значком «Ʇ».
В других случаях цветов и проводов может быть гораздо больше. Например, в схеме 3.0 уже будет 9 проводников.
Не забывайте, что некоторые разработчики любят вносить свои изменения в схемы по умолчанию.
Схемы распиновки USB-разъёма
На данный момент существует несколько видов схем, но мы остановимся на самых основных:
- Мини-USB;
- Микро-USB;
- Тип с.
Mini
Первая схема mini-USB содержит 4 провода. Это расположение было показано в примере выше.
Также стоит отметить наличие двух типов кабелей в разъемах USB:
- защищенный;
- неэкранированный.
Некоторые производители всегда стремятся придумать что-то новое, поэтому они постоянно разрабатывают новые зарядные устройства.
Они могут наполнять свои изделия контактами разной конфигурации, из-за чего в дальнейшем возникают проблемы с зарядкой мобильного телефона или планшета.
Мicro
Вторая схема micro-USB содержит 10 контактов:
- Красный — +5В.
- Белый провод — отрицательные данные.
- Зеленый — положительные данные.
- Без цвета — по желанию.
- Черный отполирован.
- Синий — передача USB3 –.
- Желтый — передача USB3 +.
- Без цвета — заземление.
- Фиолетовый — прием USB3 –.
- Оранжевый — прием USB3 +.
Type C
Третья схема — Тип С. Для начала стоит выделить достоинства кабеля — это долговечность и симметричность.
В 2014 году была выпущена новая модель USB 3.1, заменившая предыдущий интерфейс.
Преимущества типа С:
- Компактность — высота гнезда не превышает 3 мм (можно использовать в более тонких гаджетах).
- Независимо от положения штекера — можно подключать с обеих сторон.
Этой схеме стоит уделить больше внимания, так как все производители используют ее для новых моделей гаджетов.
Во-первых, давайте посмотрим на разъем. Он заметно отличается от предыдущих моделей: гнезду придана округлая и симметричная форма. Теперь вы не увидите крючков на вилке, так как разработчики разместили внутри запорный механизм.
Само гнездо может быть двух видов:
- полностью работоспособный;
- поддерживает только USB 2.0.
Теперь давайте подробнее рассмотрим внутреннюю часть USB-разъема. Это была платформа с двумя сторонами, на которой размещались 24 контакта.
Они делятся на несколько подгрупп:
- Эти контакты отвечают за заземление и расположены друг напротив друга (А1 — В12, А12 — В1), цветов не имеют.
- Следующие красные, пропустить ток (A4 — B9, A9 — B4).
- Пары A6-B7 и A7-B6 необходимы для передачи данных по USB 2.0.
- A2 — B11, A3 — B10, A10 — B3, A11 — B2 необходимо для передачи информации на высокой скорости через USB 3.2 и USB 4. Все разъемы синие.
- A5 — B5 — расположены по диагонали и окрашены в фиолетовый цвет. Это управляющие контакты.
- A8–B8 — вспомогательные контакты, используемые для передачи специальных сигналов.
Сейчас на рынке можно найти три типа штекеров: полнофункциональный кабель USB 2.0 и третий, предназначенный только для питания. Полнофункциональная вилка должна иметь не менее 22 контактов.
Особенности распайки кабеля на контактах разъёма
Мастера утверждают, что особых нюансов в этой работе у них не было. Важнейшая задача – следить за тем, чтобы цвет жил кабеля соответствовал конкретному разъему.
Проводники должны быть предварительно защищены от изоляции. Не забывайте об устаревших версиях, где следует учитывать настройку контактов.
Пересмотрите схему USB 2.0. Помните, что есть четыре лидера, у которых есть свои цвета:
- красный;
- белый;
- зеленый;
- оно ответило.
Осталось только припаять каждую из них к контактной площадке, которая помечена тем же цветом. Эта техника упрощает работу мастера, ведь смешивать цвета достаточно сложно.
Аналогичный метод подключения применим и к другим USB-разъемам. Конечно, основное отличие заключается в количестве проводников и цветах. Как было сказано выше, в других моделях их может быть больше четырех.
Некоторые специалисты для упрощения рабочего процесса используют специфический инструмент – паяльник, пригодный для работы в домашних условиях, и съемник, снимающий изоляцию.
Еще хотелось бы отметить, что в нашем мире не все стоит на месте. Производители ежегодно стараются и упростить эксплуатацию зарядного устройства, и ускорить процесс зарядки, и облегчить ремонт таких контактов.
Возможно, в ближайшее время одна из компаний создаст новую модель подключения, которая сможет в кратчайшие сроки заменить прежние интерфейсы. Пока Type C по-прежнему лидирует среди всех, а там посмотрим!
Виды USB разъемов – основные отличия и особенности
Существует три спецификации (варианта) этого типа соединения, которые частично совместимы друг с другом:
- Самый первый вариант, получивший распространение, это v 1. Это улучшенная модификация предыдущей версии (1.0), которая практически не вышла из стадии прототипа из-за серьезных ошибок в протоколе передачи данных. Эта спецификация имеет следующие характеристики:
- Двухрежимная передача данных на высокой и низкой скорости (12,0 и 1,50 Мбит/с соответственно).
- Возможность подключения к более чем сотне различных устройств (включая концентраторы).
- Максимальная длина кабеля составляет 3,0 и 5,0 м для высокой и низкой скорости передачи соответственно.
- Номинальное напряжение на шине 5,0 В, допустимый ток нагрузки подключаемого оборудования 0,5 А.
Сегодня этот стандарт практически не используется из-за низкой пропускной способности.
- Другая спецификация, которая доминирует сегодня. Этот стандарт полностью совместим с предыдущей модификацией. Отличительной особенностью является наличие высокоскоростного протокола обмена данными (до 480,0 Мбит/с).
За счет полной аппаратной совместимости с младшей версией к предыдущей версии можно подключать внешние устройства этого стандарта. Правда, пропускная способность при этом снизится до 35-40 раз, а в некоторых случаях и больше.
Поскольку между этими версиями существует полная совместимость, их кабели и разъемы идентичны.
Отметим, что, несмотря на указанную в спецификации пропускную способность, реальная скорость обмена данными во втором поколении несколько ниже (порядка 30-35 МБ в секунду). Это связано с особенностью реализации протокола, которая приводит к задержкам между пакетами данных.
Поскольку современные накопители имеют скорость чтения в четыре раза выше, чем пропускная способность второй модификации, то есть не соответствовали текущим требованиям.
- Универсальная шина 3-го поколения разработана специально для устранения ограничений пропускной способности. Согласно спецификации, эта модификация способна обмениваться информацией со скоростью 5,0 Гбит/с, что почти в три раза превышает скорость чтения современных накопителей.
Вилки и розетки последней модификации обычно маркируются синим цветом для облегчения идентификации принадлежности к этой спецификации.
Еще одна особенность третьего поколения — увеличение номинального тока до 0,9 А, что позволяет питать ряд устройств и оставлять для них отдельные блоки питания.
Что касается совместимости с предыдущей версией, то она реализована частично, об этом будет подробно рассказано ниже.
Классификация и распиновка
Коннекторы принято классифицировать по типам, их всего два:
- A — это штекер, который подключается к гнездовому разъему, установленному на материнской плате ПК или USB-концентраторе. При таком типе подключения подключается флешка, клавиатура, мышь и т д. Эти подключения полностью совместимы между первой версией и вторым поколением.
С последней модификацией совместимость частичная, то есть устройства и кабели из предыдущих версий можно подключать к розеткам третьего поколения, но не наоборот.
Разъемы типа А
- Б — вилка для подключения к розетке, установленной на внешнем устройстве, например принтере. Габариты классического типа В не позволяют использовать его для подключения небольших устройств (например, планшетов, мобильных телефонов, цифровых фотоаппаратов и так далее). Чтобы исправить ситуацию, были приняты две стандартные второстепенные модификации типа B: mini и micro USB.
Обратите внимание, что такие конвекторы совместимы только между ранними модификациями.
Кроме того, есть удлинители для портов этого интерфейса. На одном конце вилка типа А, а на другом конце гнездо для него, то есть, собственно, соединение «мама» — «папа». Такие провода могут очень пригодиться, например, чтобы подключить флешку, не залезая под стол системного блока.
Теперь давайте посмотрим, как подключаются разъемы для каждого из перечисленных выше типов.
Распиновка usb 2.0 разъёма (типы A и B)
Поскольку вилки и розетки ранних версий 1.1 и 2.0 физически не отличаются друг от друга, приведем разводку последних.
Обозначение:
- А — гнездо.
- Б — штекер.
- 1 — питание +5,0 В.
- 2 и 3 сигнальные линии.
- 4 — масса.
На рисунке цвет контактов показан по цвету провода и соответствует принятой спецификации.
Теперь рассмотрим разводку классического разъема B.
Обозначение:
- А — вилка, подключенная к розетке на внешних устройствах.
- B — контакт на внешнем устройстве.
- 1 — разъем питания (+5 В).
- 2 и 3 – сигнальные контакты.
- 4 — проводной разъем «масса».
Цвета разъемов соответствуют принятым цветам проводов в кабеле.
Распиновка usb 3.0 (типы A и B)
В третьем поколении периферийные устройства подключаются по 10 (9, если нет экранирующей оплетки) проводов, соответственно количество контактов также увеличено. Но размещены они таким образом, что есть возможность подключения к устройствам предыдущих поколений.
То есть контакты +5,0 В, GND, D+ и D- расположены так же, как и в предыдущей версии. Контактный провод типа А показан на рисунке ниже.
Обозначение:
- А — штекер.
- Б — гнездо.
- 1, 2, 3, 4 — контакты полностью совпадают с распиновкой на вилке для версии 2.0 (см. Б на рис. 6), цвета проводов тоже совпадают.
- 5 (SS_TX-) и 6 (SS_TX+) разъемов для линий передачи данных по протоколу SUPER_SPEED.
- 7 — земля (GND) для сигнальных линий.
- 8 (SS_RX-) и 9 (SS_RX+) разъемов проводов для приема данных по протоколу SUPER_SPEED.
Цвета на рисунке соответствуют общепринятым для настоящего стандарта.
Как было сказано выше, в розетку на этот порт можно вставить более старую вилку, соответственно пропускная способность снизится. Что касается вилки третьего поколения универсальной шины, то ее невозможно вставить в розетки раннего производства.
Теперь давайте посмотрим на распиновку разъема типа B. В отличие от предыдущего представления, этот разъем не совместим ни с одним из предыдущих разъемов.
Обозначения:
А и В — вилка и розетка соответственно.
Цифровые подписи для контактов соответствуют описанию на рисунке 8.
Цвет максимально приближен к цветовой маркировке жил в кабеле.
Распиновка микро usb разъёма
Начнем с того, что мы предоставляем проводку для этой спецификации.
Как видно из рисунка, это 5-контактное соединение, и вилка (А), и розетка (В) используют четыре контакта. Их назначение и числовое и цветовое обозначение соответствуют принятому стандарту, который был приведен выше.
Описание разъема micro USB для версии 3.0.
Для этого соединения используется 10-контактный разъем характерной формы. Фактически он состоит из двух частей по 5 пинов в каждой, причем одна из них полностью соответствует предыдущей версии интерфейса.
Такая реализация несколько сбивает с толку, особенно учитывая несовместимость этих типов. Вероятно, разработчики планировали сделать возможность работы со ссылками для ранних модификаций, но потом отказались от этой идеи или еще не реализовали ее
Контакты с 1 по 5 полностью соответствуют микроразъему второго поколения, назначение остальных контактов следующее:
- 6 и 7 — передача данных по высокоскоростному протоколу (SS_TX- и SS_TX соответственно).
- 8 — масса для высокоскоростных информационных каналов.
- 9 и 10 — прием данных по высокоскоростному протоколу (SS_RX и SS_RX соответственно).
Распиновка мини USB
Этот вариант подключения используется только в более ранних версиях интерфейса, в третьем поколении этот тип не используется.
Как видите, провода вилки и розетки практически идентичны micro-USB соответственно, цветовая гамма проводов и номера контактов тоже совпадают. Собственно, отличия только в форме и размере.
В данной статье мы привели только стандартные виды соединений, многие производители цифровой техники практикуют выполнение своих стандартов, там можно встретить разъемы на 7 пин, 8 пин и т.д. Это вносит определенные трудности, особенно когда речь идет о поиске зарядное устройство к мобильному телефону.
Также следует отметить, что производители такой «эксклюзивной» продукции не спешат рассказывать, как устроена распиновка USB в таких контакторах. Но, как правило, эту информацию легко найти на тематических форумах.