распайка и схема по цветам для 2.0, 3.0, микро и мини USB

Распиновка USB-кабеля означает описание внутреннего устройства универсальной последовательной шины. Это устройство применяется для передачи данных и зарядки аккумуляторов любых электронных приборов: мобильных телефонов, плееров, ноутбуков, планшетных компьютеров, магнитофонов и других гаджетов.

Проведение качественной распиновки требует знаний и умения читать схемы, ориентирования в типах и видах соединений, нужно знать классификацию проводов, их цвета и назначение. Длительная и бесперебойная работа кабеля обеспечивается правильным соединением проводами 2 коннекторов USB и mini-USB.

Виды USB-разъемов, основные отличия и особенности

Универсальная последовательная шина представлена 3 версиями — USB 1.1, USB 2.0 и USB 3.0. Первые две спецификации полностью совмещаются между собой, шина 3.0 имеет частичное совмещение.

USB 1.1 — это первая версия устройства, используемая для передачи данных. Спецификацию применяют только для совместимости, так как 2 рабочих режима по передаче данных (Low-speed и Full-speed) обладают низкой скоростью обмена информацией. Режим Low-speed со скоростью передачи данных 10-1500 Кбит/с используется для джойстиков, мышей, клавиатур. Full-speed задействован в аудио- и видеоустройствах.

В USB 2.0 добавлен третий режим работы — High-speed для подключения устройств по хранению информации и видеоустройств более высокой организации. Разъем помечается надписью HI-SPEED на логотипе. Скорость обмена информацией в этом режиме — 480 Мбит/с, которая равняется скорости копирования в 48 Мбайт/с.

На практике, из-за особенностей конструкции и реализации протокола, пропускная способность второй версии оказалась меньше заявленной и составляет 30-35 Мбайт/с. Кабеля и коннекторы спецификаций универсальной шины 1.1 и второго поколения имеют идентичную конфигурацию.

Универсальная шина третьего поколения поддерживает скорость 5 Гбит/с, равняющуюся скорости копирования 500 Мбайт/с. Она выпускается в синем цвете, что облегчает определение принадлежности штекеров и гнезд к усовершенствованной модели. Сила тока в шине 3.0 увеличилась с 500 мА до 900 мА. Эта особенность позволяет не использовать отдельные блоки питания для периферийных устройств, а задействовать шину 3.0 для их питания.

Совместимость спецификаций 2.0 и 3.0 выполняется частично.

Классификация и распиновка

При описаниях и обозначениях в таблицах разъемов ЮСБ принято по умолчанию, что вид показан с внешней, рабочей стороны. Если подается вид с монтажной стороны, то это оговаривается в описании. В схеме светло-серым цветом отмечаются изолирующие элементы разъема, темно-серым цветом — металлические детали, полости обозначаются белым цветом.

Несмотря на то что последовательная шина называется универсальной, она представлена 2 типами. Они выполняют разные функции и обеспечивают совместимость с устройствами, обладающими улучшенными характеристиками.

К типу A относятся активные, питающие устройства (компьютер, хост), к типу B — пассивное, подключаемое оборудование (принтер, сканер). Все гнезда и штекеры шин второго поколения и версии 3.0 типа A рассчитаны на совместную работу. Разъем гнезда шины третьего поколения типа B больше, чем нужен для штекера версии 2.0 типа B, поэтому устройство с разъемом универсальной шины 2.0 тип B подключается с использованием только кабеля USB 2.0. Подключение внешнего оборудования с разъемами модификации 3,0 тип B выполняется кабелями обоих типов.

Разъемы классического типа B не подходят для подключения малогабаритного электронного оборудования. Подключение планшетов, цифровой техники, мобильных телефонов выполняется с использованием миниатюрных разъемов Mini-USB и их улучшенной модификации Micro-USB. У этих разъемов уменьшенные размеры штекера и гнезда.

Последняя модификация разъемов ЮСБ — тип C. Эта конструкция имеет на обоих концах кабеля одинаковые коннекторы, отличается более скоростной передачей данных и большей мощностью.

Распиновка USB 2.0 разъема типы A и B

Классические разъемы содержат 4 вида контактов, в мини- и микроформатах — 5 контактов. Цвета проводов в USB-кабеле 2.0:

• +5V (красный VBUS), напряжение 5 В, максимальная сила тока 0,5 А, предназначен для питания;
• D- (белый) Data-;
• D+ (зеленый) Data+;
• GND (черный), напряжение 0 В, используется для заземления.

Для формата мини: mini-USB и micro-USB:

1. Красный VBUS (+), напряжение 5 В, сила тока 0,5 А.
2. Белый (-), D-.
3. Зеленый (+), D+.
4. ID — для типа А замыкают на GND, для поддержания функции OTG, а для типа B не задействуют.
5. Черный GND, напряжение 0 В, используется для заземления.

В большинстве кабелей имеется провод Shield, он не имеет изоляции, используется в роли экрана. Он не маркируется, и ему не присваивается номер. Универсальная шина имеет 2 вида соединителя. Они имеют обозначение M (male) и F (female). Коннектор М (папа) называют штекером, его вставляют, разъем F (мама) называется гнездо, в него вставляют.

Распиновка USB 3.0 типы A и B

Шина версии 3.0 имеет подключение по 10 или 9 проводам. 9 контактов используется, если отсутствует провод Shield. Расположение контактов выполняется таким образом, чтобы можно было подключать устройства ранних модификаций.

Распайка USB 3.0:

• A — штекер;
• B — гнездо;
• 1, 2, 3, 4 — контакты, совпадающие с распиновкой контактов в спецификации 2.0, имеют ту же цветовую гамму;
• 5, 6 контакты для передачи данных по протоколу SUPER_SPEED, имеют обозначение SS_TX- и SS_TX+ соответственно;
• 7 — заземление GND;
• 8, 9 — контактные площадки проводов для приема данных по протоколу SUPER_SPEED, обозначение контактов: SS_RX- и SS_RX+.

Распиновка Micro-USB-разъема

Кабель Micro-USB имеет соединители с 5 контактными площадками. К ним подводится отдельный монтажный провод в изоляции нужного цвета. Чтобы штекер точно и плотно садился в гнездо, верхняя экранирующая часть имеет специальную фаску. Контакты микро-USB пронумерованы цифрами от 1 до 5 и читаются справа налево.

Распиновки коннекторов микро- и мини-USB идентичны, представлены в таблице:

Экранирующий провод не припаивается ни к одному контакту.

Распиновка Mini-USB

Разъемы Mini-A и Mini-B появились на рынке в 2000 году, использовали стандарт USB 2.0. К сегодняшнему дню мало используются из-за появления более совершенных модификаций. Им на смену пришли микросоединители и модели ЮСБ типа C. В разъемах мини используется 4 экранированных провода и ID-функция. 2 провода используют для питания: питающий +5 В и заземление GND. 2 провода для приема и отправки дифференциальных сигналов данных, обозначаются D+ и D-pin. Data+ и Data- сигналы передаются по витой паре. D+ и D-работают всегда вместе, они не являются отдельными симплексными соединениями.

В USB-разъемах используется 2 вида кабелей:

• экранированный, 28 AWG витая, мощность 28 AWG или 20 AWG без скрутки;
• неэкранированный, 28 AWG без скрутки, мощность 28 AWG или 20 AWG без скрутки.

Длина кабеля зависит от мощности:

• 28 — 0,81 м;
• 26 — 1,31 м;
• 24 — 2,08 м;
• 22 — 3,33 м;
• 20 — 5 м.

Многие производители цифровой техники разрабатывают и комплектуют свою продукцию разъемами другой конфигурации. Это может вызвать сложности с зарядкой мобильного телефона или других аппаратов.

Распиновка штекера USB (обычный, mini, micro).

USB (универсальная последовательная шина) – Интерфейс передачи данных USB сегодня распространён повсеместно, используется практически во всех устройствах телефонах, ПК, МФУ, магнитофонов и в других устройствах применяются как для передачи данных так и для зарядки батарей телефона.

Виды разъёмов USB.

Существует большое количество разновидностей типов разъёмов ЮСБ. Все они показаны ниже.

Тип А — активное, питающее устройство (компьютер, хост). Тип B — пассивное, подключаемое устройство (принтер, сканер)

Распиновка usb кабеля по цветам.

Распиновка Usb 2.0.

USB является последовательная шина. Он использует 4 экранированных провода: два для питания (+ 5v & GND) и два для дифференциальных сигналов данных (помечены как D + и D-).

USB micro

USB micro используется с 2011 г. в телефонах, Mp3 и в других устройствах. Micro — это более новая разновидность разъема mini. У него есть преимущество в соединение разъемов, разъем соединен плотно со штекером и обеспечивает плотное соединения.

Читайте также Распиновка штекера 3.5 мм (наушники).

Видео.

Неисправноти

Распиновка USB разъема типа А и Б, микро и мини: полное описание

Интерфейс USB начали широко применять около 20-ти лет назад, если быть точным, с весны 1997 года. Именно тогда универсальная последовательная шина была аппаратно реализована во многих системных платах персональных компьютеров. На текущий момент данный тип подключения периферии к ПК является стандартом, вышли версии, позволившие существенно увеличить скорость обмена данных, появились новые типы коннекторов. Попробуем разобраться в спецификации, распиновки и других особенностях USB.

В чем заключаются преимущества универсальной последовательной шины?

Внедрение данного способа подключения сделало возможным:

• Оперативно выполнять подключение различных периферийных устройств к ПК, начиная от клавиатуры и заканчивая внешними дисковыми накопителями.
• Полноценно использовать технологию «Plug&Play», что упростило подключение и настройку периферии.
• Отказ от ряда устаревших интерфейсов, что положительно отразилось на функциональных возможностях вычислительных систем.
• Шина позволяет не только передавать данные, а и осуществлять питание подключаемых устройств, с ограничением по току нагрузки 0,5 и 0,9 А для старого и нового поколения. Это сделало возможным использовать USB для зарядки телефонов, а также подключения различных гаджетов (мини вентиляторов, подсветки и т.д.).
• Стало возможным изготовление мобильных контролеров, например, USB сетевой карты RJ-45, электронных ключей для входа и выхода из системы

Виды USB разъемов – основные отличия и особенности

Существует три спецификации (версии) данного типа подключения частично совместимых между собой:

1. Самый первый вариант, получивший широкое распространение – v 1. Является усовершенствованной модификацией предыдущей версии (1.0), которая практически не вышла из фазы прототипа ввиду серьезных ошибок в протоколе передачи данных. Эта спецификация обладает следующими характеристиками:

• Двухрежимная передача данных на высокой и низкой скорости (12,0 и 1,50 Мбит в секунду, соответственно).
• Возможность подключения больше сотни различных устройств (с учетом хабов).
• Максимальная протяженность шнура 3,0 и 5,0 м для высокой и низкой скорости обмена, соответственно.
• Номинальное напряжение шины – 5,0 В, допустимый ток нагрузки подключаемого оборудования – 0,5 А.

Сегодня данный стандарт практически не используется в силу невысокой пропускной способности.

2. Доминирующая на сегодняшний день вторая спецификация.. Этот стандарт полностью совместим с предыдущей модификацией. Отличительная особенность – наличие высокоскоростного протокола обмена данными (до 480,0 Мбит в секунду).

Наглядная демонстрация преимущества USB 2.0 над другими интерфейсами (скорость передачи 60 Мбайт в секунду, что соответствует 480 Мбит в секунду)

Благодаря полной аппаратной совместимости с младшей версией, периферийные устройства данного стандарта могут быть подключены к предыдущей модификации. Правда при этом пропускная способность уменьшиться до 35-40 раз, а в некоторых случаях и более.

Поскольку между этими версиями полная совместимость, их кабели и коннекторы идентичны.

Обратим внимание что, несмотря на указанную в спецификации пропускную способность, реальная скорость обмена данными во втором поколении несколько ниже (порядка 30-35 Мбайт в секунду). Это связано с особенностью реализации протокола, что ведет к задержкам между пакетами данных. Поскольку у современных накопителей скорость считывания вчетверо выше, чем пропускная способность второй  модификации, то есть, она не стала удовлетворять текущие требования.

3. Универсальная шина 3-го поколения была разработана специально для решения проблем недостаточной пропускной способности. Согласно спецификации данная модификация способно производить обмен информации на скорости 5,0 Гбит в секунду, что почти втрое превышает скорость считывания современных накопителей. Штекеры и гнезда последней модификации принято маркировать синим для облегчения идентификации принадлежности к данной спецификации.

Разъемы USB 3.0 имеют характерный синий цвет

Еще одна особенность третьего поколения – увеличение номинального тока до 0,9 А, что позволяет осуществлять питание ряда устройств и отказаться от отдельных блоков питания для них.

Что касается совместимости с предыдущей версией, то она реализована частично, подробно об этом будет расписано ниже.

Классификация и распиновка

Коннекторы принято классифицировать по типам, их всего два:

• А – это штекер, подключаемый к гнезду «маме», установленном на системной плате ПК или USB хабе. При помощи такого типа соединения производится подключение USB флешки, клавиатуры, мышки и т.д. Данные соединения полностью совместимы в между начальной версией и вторым поколением. С последней модификацией совместимость частичная, то есть устройства и кабели с ранних версий можно подключать к гнездам третьего поколения, но не наоборот.
  Разъемы типа А
• B – штекер для подключения к гнезду, установленному на периферийном устройстве, например, принтере. Размеры классического типа В не позволяют его использовать для подключения малогабаритных устройств (например, планшетов, мобильных телефонов, цифровых фотоаппаратов и т.д.). Чтобы исправить ситуации были приняты две стандартные уменьшенные модификации типа В: мини и микро ЮСБ.

Заметим, что такие конвекторы совместимы только между ранними модификациями.

Различные модели разъемов типа В

Помимо этого, существуют удлинители для  портов данного интерфейса. На одном их конце установлен штекер тип А, а на втором гнездо под него, то есть, по сути, соединение «мама» — «папа». Такие шнуры могут быть весьма полезны, например, чтобы подключать флешку не залезая под стол к системному блоку.

Шнур-удлинитель для порта USB

Теперь рассмотрим, как производится распайка контактов для каждого из перечисленных выше типов.

Распиновка usb 2.0 разъёма (типы A и B)

Поскольку физически штекеры и гнезда ранних версий 1.1 и 2.0 не отличаются друг от друга, мы приведем распайку последней.

Рисунок 6. Распайка штекера и гнезда разъема типа А

Обозначение:

• А – гнездо.
• В – штекер.
• 1 – питание +5,0 В.
• 2 и 3 сигнальные провода.
• 4 – масса.

На рисунке раскраска контактов приведена по цветам провода, и соответствует принятой спецификации.

Теперь рассмотрим распайку классического гнезда В.

Распайка штекера и гнезда типа В

Обозначение:

• А – штекер, подключаемый к гнезду на периферийных устройствах.
• В – гнездо на периферийном устройстве.
• 1 – контакт питания (+5 В).
• 2 и 3 – сигнальные контакты.
• 4 – контакт провода «масса».

Цвета контактов соответствует принятой раскраске проводов в шнуре.

Распиновка usb 3.0 (типы A и B)

В третьем поколении подключение периферийных устройств осуществляется по 10 (9, если нет экранирующей оплетки) проводам, соответственно, число контактов также увеличено. Но они расположены таким образом, чтобы имелась возможность подключения устройств ранних поколений. То есть, контакты +5,0 В, GND, D+ и D-, располагаются также, как в предыдущей версии. Распайка гнезда типа А представлена на рисунке ниже.

Рисунок 8. Распиновка разъема Тип А в USB 3.0

Обозначение:

• А – штекер.
• В – гнездо.
• 1, 2, 3, 4 – коннекторы полностью соответствуют распиновки штекера для версии 2.0 (см. В на рис. 6), цвета проводов также совпадают.
• 5 (SS_TХ-) и 6 (SS_ТХ+) коннекторы проводов передачи данных по протоколу SUPER_SPEED.
• 7 – масса (GND) для сигнальных проводов.
• 8 (SS_RX-) и 9(SS_RX+) коннекторы проводов приема данных по протоколу SUPER_SPEED.

Цвета на рисунке соответствуют общепринятым для данного стандарта.

Как уже упоминалось выше в гнездо данного порта можно вставить штекер более раннего образца, соответственно, пропускная способность при этом уменьшится. Что касается штекера третьего поколения универсальной шины, то всунуть его в гнезда раннего выпуска невозможно.

Теперь рассмотрим распайку контактов для гнезда типа В. В отличие от предыдущего вида, такое гнездо несовместимо ни с каким штекером ранних версий.

Распайка USB 3.0 тип В

Обозначения:

А и В – штекер и гнездо, соответственно.

Цифровые подписи к контактам соответствуют описанию к рисунку 8.

Цвет максимально приближен к цветовой маркировки проводов в шнуре.

Распиновка микро usb разъёма

Для начала приведем распайку для данной спецификации.

Распайка разъема микро USB v 2.0

Как видно из рисунка, это соединение на 5 pin, как в штекере (А), так и гнезде (В) задействованы  четыре контакта. Их назначение и цифровое и цветовое обозначение соответствует принятому стандарту, который приводился выше.

Описание разъема микро ЮСБ для версии 3.0.

Для данного соединения используется коннектор характерной формы на 10 pin. По сути, он представляет собой две части по 5 pin каждая, причем одна из них полностью соответствует предыдущей версии интерфейса. Такая реализация несколько непонятна, особенно принимая во внимание несовместимость этих типов. Вероятно, разработчики планировали сделать возможность работы с разъемами ранних модификаций, но впоследствии отказала от этой идеи или пока не осуществили ее.

Разводка разъема микроUSB для версии 3.0

На рисунке представлена распиновка штекера (А) и внешний вид гнезда (В) микро ЮСБ.

Контакты с 1-го по 5-й полностью соответствуют микро коннектору второго поколения, назначение других контактов следующее:

• 6 и 7 – передача данных по скоростному протоколу (SS_ТХ- и SS_ТХ+, соответственно).
• 8 – масса для высокоскоростных информационных каналов.
• 9 и 10 – прием данных по скоростному протоколу (SS_RX- и SS_RX+, соответственно).

Распиновка мини USB

Данный вариант подключения применяется только в ранних версиях интерфейса, в третьем поколении такой тип не используется.

Распиновка разъема мини USB

Как видите, распайка штекера и гнезда практически идентична микро ЮСБ, соответственно, цветовая схема проводов и номера контактов также совпадают. Собственно, различия заключаются только в форме и размерах.

В данной статье мы привели только стандартные типы соединений, многие производители цифровой техники практикуют внедрение своих стандартов, там можно встретить разъемы на 7 pin, 8 pin и т.д. Это вносит определенные сложности, особенно когда встает вопрос поиска зарядника для мобильного телефона. Также необходимо заметить, что производители такой «эксклюзивной» продукции не спешат рассказывать, как выполнена распиновка USB в таких контакторах. Но, как правило, эту информацию несложно найти на тематических форумах.

Распиновка USB. Виды разъемов и распиновка юсб по цветам

Автор Даниил Леонидович На чтение 6 мин. Просмотров 12.3k. Опубликовано 18 ноября

Кабель с интерфейсом USB применяют для подключения различных устройств между собой с целью обмена данными и зарядки гаджета. Провода с разъемами версии 2.0 и 3.0 представлены большим многообразием коннекторов, отличающихся формой, расположением питающих и изолирующих контактов. Названия маркируются буквенными индексами, позволяющими распознать их тип, разновидность и «пол». Распределение по маркировке называют распиновкой USB штекера.

Распиновка USB штекера

Для передачи пакетов данных используется последовательная шина. Она представляет собой 4 провода, два из которых необходимы для обмена данными, а вторые два для питания. Для идентификации применяется распиновка по цветам.

Условно различают гнезда по типу шин:

• тип А – питающие, к ним подключают хосты и компьютеры;
• тип В – пассивные, применяют для подсоединения периферических устройств;
• тип С – универсальные, оснащаются одинаковыми коннекторами для скоростного обмена данными.

Для подключения к периферийным устройствам используют коннекторы усб и mini-USB. При подсоединении гнезда к проводу учитывают цветовую схему распайки, тип штекера и соединения, назначение и классификацию кабелей. Длительность работы кабельной линии зависит от правильности и качества соединения.

Виды разъемов USB

Шина с универсальным последовательным интерфейсом представлена тремя видами usb разъемов:

1. USB 1.0 – устаревшая шина, используемая сейчас только для передачи данных в мышах и джойстиках предыдущих версий. Низкая скорость связана с особенностями режима работы. Здесь используются Low-speed и Full-speed. Режим Low-speed обеспечивает обмен данными на скорости не более 10-1500 Кбит/с. Режим Full-speed применяется для подсоединения аудио оборудования и видео устройств.
2. USB 2.0 – широко распространен в устройствах, применяемых для хранения данных, а также подключения оборудования, воспроизводящего видео. В них задействуется еще один режим High-speed, позволивший увеличить скорость работы до 480 Мбит/с. На практике из-за конструктивных особенностей разъема этот параметр не превышает 30-35 Мбайт/с. Структура гнезда идентична штекеру предыдущей версии.
3. USB 3.0 – отличается от предыдущих версий скоростной передачей информации. Он промаркирован синим цветом на контактах штекера. Максимальная скорость обмена данными составляет 5 Гбит/с. Для питания используется повышенное количество тока до 900 мА.

Все три типа разъемов частично совмещаются между собой. При использовании шины последней версии с предыдущими аналогами снижается скорость передачи данных. USB 3.0 пригоден для зарядки большинства периферийных устройств без задействования специальных блоков.

Подключение скоростного разъема 3.0 типа В к младшему аналогу невозможно. Такие штекеры отличаются расположением контактов. Подсоединение USB 3.0 к порту версии 2.0 допускается только по типу А.

Распиновка USB кабеля по цветам

В описании к кабелям указывается его ориентация штекера по умолчание. Цоколевку определяют по внешней стороне. Если необходимо описать структуру с монтажной стороны, данный факт обязательно отмечают в технической документации. Изолирующие места помечают темно-серым цветом на разъеме и светло-серым на металлической части корпуса.

Фиолетовая маркировка применяется на проводах для зарядки и ДАТА-кабелях.

Pinout необходима для идентификации неисправной магистрали при ремонте. Она указывает на назначение того или иного компонента.

Распиновка USB 2.0

В стандартном USB 2.0 задействуют 4 провода. Их идентифицируют по такой схеме:

• +5V – имеет провод VBUS красного цвета, применяют для питания, поддерживает напряжение 5V, сила тока не превышает 0,5 А;
• D – Data-, оснащен белой изоляцией;
• D+ – Data+, промаркирован зеленым цветом;
• GND – необходим для заземления, напряжение на нем 0 В, цвет черный.

Важно! В кабеле подается напряжение до 5V, поэтому номинал тока не превышает 0,5 А. Нельзя с помощью шины с интерфейсом 2.0 подключать технику мощностью выше 2,5 Ватт, включая крупногабаритное оборудование.

Расположение цветовой маркировки на коннекторах типа А и В одинаковое. Отличие состоит в способе соединения контактов. В первом случае применяется линейное расположение, во втором – сверху-вниз. Соединители типа А имеют буквенную маркировку M (male), тип В – F (female).

Во многих проводах внедряют дополнительный кабель без изоляции для экрана. Его не помещают цветом, цифровыми или буквенными идентификаторами.

USB micro

Кабель USB micro имеет 5 pin (контактных площадок), к которому подводят соответствующий провод из монтажного кабеля. На нем имеются защелки для жесткой фиксации с портом. Контакты идентифицируют по числовым обозначениям, которые считывают справа-налево.

Различают такие виды usb разъемов:

• первый – VCC, изоляция, номинал 5V, для питания
• второй – D-, белый провод;
• третий – D+, зеленая маркировка;
• четвертый – ID, без цветовой идентификации, в коннекторах А соединяется с заземлением;
• пятый – черного цвета, заземление.

В экранирующей части штекера обустроена фаска, обеспечивающая плотное прилегание деталей. Экранирующий провод не припаивается к контактным площадками. Кабели со штекерами микро и мини имеют идентичное распределение, отличаются только размерами штекера.

Преимущества

Кабель USB со штекером micro выделяется повышенной прочностью и надежностью корпуса. При неумелом обращении и ремонте возможна поломка контактов. К неисправностям приводят резкие движения во время подсоединения к порту, падение гаджета, особенно, при ударах разъемом о твердую поверхность. Иногда неисправности появляются из-за заводского брака или неправильного применения.

Кабель USB Micro

При неправильном припаивании во время подключения кабеля возникают сбои, которые характеризуются такими признаками:

• на экране гаджета появляются оповещения об аппаратных ошибках, устройство не находит или не распознает подключение;
• отсутствует синхронизация между подключенными устройствами, но зарядка осуществляется;
• на значке батареи идентифицируется процесс зарядки, но фактически электропитание не поступает;
• устройство не реагирует на подключение либо выдает оповещение о поломке;
• возникает короткое замыкание в блоке питания либо порту.

Причиной плохого контакта могут быть нарушения, возникающие между звеньями цепи. Пайка осуществляется с помощью распайки контактов. Данную процедуру называют распиновкой. Каждый провод подключают повторно после зачистки, опираясь на идентификацию по цвету.

Не следует спешить, иначе можно повредить соседние участки. Такая распиновка позволяет избежать ошибок, приводящих к выходу из строя техники.

Функции «ножек» разъема micro-USB

Разъем micro-USB применяют для зарядки небольших и портативных энергозависимых устройств и синхронизации данных между ПК и гаджетами. Он состоит из пяти «ножек». Две «ноги» разведены по разные стороны корпуса: одна является плюсовой номиналом 5V, вторая – минусовой. Такое расположение снижает вероятность поломки.

Близко к минусовой «ножке» размещен еще один контакт, который при неосторожном подключении к порту легко ломается. При повреждении этой «ноги» кабель выходит из строя. На значке батареи может отображаться процесс подключения, но фактическая зарядка невозможна. Чаще всего данное повреждение приводит к тому, что гаджет не реагирует на подсоединение штекера.

Две оставшихся «ножки» применяются для обмена данными и синхронизации между устройствами. С помощью них возможна выгрузка и загрузка файлов с гаджета на ПК и назад, перенос видео и фото, аудио. Работа осуществляется синхронно. При повреждении только одного контакта прекращается работа второго. Знание распиновки по цвету позволяет припаять правильно провода и возобновить работу штекера.

распиновка micro и mini usb + особенности распайки

Интерфейс USB – популярный вид технологической коммуникации на мобильных и других цифровых устройствах. Разъемы подобного рода часто встречаются на персональных компьютерах разной конфигурации, периферийных компьютерных системах, на сотовых телефонах и т.д.

Особенность традиционного интерфейса – USB распиновка малой площади. Для работы используются всего 4 пина (контакта) + 1 заземляющая экранирующая линия. Правда, последним более совершенным модификациям (USB 3.0 Powered-B или Type-C) характерно увеличение числа рабочих контактов. О чем мы и будем говорить в этом материале. Также опишем структуру интерфейса и особенности распайки кабеля на контактах разъемов.

Содержание статьи:

Виды разъемов USB

Аббревиатура «USB» несет сокращенное обозначение, которое в целостном виде читается как «Universal Series Bus» – универсальная последовательная шина, благодаря применению которой осуществляется высокоскоростной обмен цифровыми данными.

Универсальность USB интерфейса отмечается:

• низким энергопотреблением;
• унификацией кабелей и разъемов;
• простым протоколированием обмена данных;
• высоким уровнем функциональности;
• широкой поддержкой драйверов разных устройств.

Какова же структура USB интерфейса, и какие существуют виды ЮСБ технологических разъемов в современном мире электроники? Попробуем разобраться.

Технологическая структура интерфейса USB 2.0

Разъемы, относящиеся к изделиям, входящим в группу спецификаций 1.х – 2.0 (созданные до 2001 года), подключаются на четырехжильный электрический кабель, где два проводника являются питающими и ещё два – передающими данные.

Также в спецификациях 1.х – 2.0 распайка служебных ЮСБ разъемов предполагает подключение экранирующей оплётки – по сути, пятого проводника.

Так выглядит физическое исполнение нормальных разъёмов USB, относящихся ко второй спецификации. Слева указаны исполнения типа «папа», справа указаны исполнения типа «мама» и соответствующая обоим вариантам распиновка

Существующие исполнения соединителей универсальной последовательной шины отмеченных спецификаций представлены тремя вариантами:

1. Нормальный – тип «А» и «В».
2. Мини – тип «А» и «В».
3. Микро – тип «А» и «В».

Разница всех трёх видов изделий заключается в конструкторском подходе. Если нормальные разъемы предназначены для использования на стационарной технике, соединители «мини» и «микро» сделаны под применение в мобильных устройствах.

Так выглядит физическое исполнение разъемов второй спецификации из серии «мини» и, соответственно, метки для разъемов Mini USB – так называемой распиновки, опираясь на которую, пользователь выполняет кабель-соединение

Поэтому два последних вида характеризуются миниатюрным исполнением и несколько измененной формой разъема.

Таблица распиновки стандартных соединителей типа «А» и «В»

Наряду с исполнением разъемов типа «мини-А» и «мини-В»,  а также разъемов типа «микро-А» и «микро-В», существуют модификации соединителей типа «мини-АВ» и «микро-АВ».

Отличительная черта таких конструкций – исполнение распайки проводников ЮСБ на 10-пиновой контактной площадке. Однако на практике подобные соединители применяются редко.

Таблица распиновки интерфейса Micro USB и Mini USB соединителей типа «А» и «В»

Технологическая структура интерфейсов USB 3.х

Между тем совершенствование цифровой аппаратуры уже к моменту 2008 года привело к моральному старению спецификаций 1.х – 2.0.

Эти виды интерфейса не позволяли подключение новой аппаратуры, к примеру, внешних жестких дисков, с таким расчётом, чтобы обеспечивалась более высокая (больше 480 Мбит/сек) скорость передачи данных.

Соответственно, на свет появился совершенно иной интерфейс, помеченный спецификацией 3.0. Разработка новой спецификации характеризуется не только повышенной скоростью, но также дает увеличенную силу тока – 900 мА против 500 мА для USB 2/0.

Понятно, что появление таких разъемов обеспечило обслуживание большего числа устройств, часть из которых может питаться напрямую от интерфейса универсальной последовательной шины.

Модификация коннекторов USB 3.0 разного типа: 1 – исполнение «mini» типа «B»; 2 – стандартное изделие типа «A»; 3 – разработка серии «micro» типа «B»; 4 – стандартное исполнение типа «C»

Как видно на картинке выше, интерфейсы третьей спецификации имеют больше рабочих контактов (пинов), чем у предыдущей – второй версии. Тем не менее, третья версия полностью совместима с «двойкой».

Чтобы иметь возможность передавать сигналы с более высокой скоростью, разработчики конструкций третьей версии оснастили дополнительно четырьмя линиями данных и одной линией нулевого контактного провода. Дополненные контактные пины располагаются в отдельным ряду.

Таблица обозначения пинов разъемов третьей версии под распайку кабеля ЮСБ

Между тем использование интерфейса USB 3.0, в частности серии «А», проявилось серьёзным недостатком в конструкторском плане. Соединитель обладает ассиметричной формой, но при этом не указывается конкретно позиция подключения.

Разработчикам пришлось заняться модернизацией конструкции, в результате чего в 2013 году в распоряжении пользователей появился вариант USB-C.

Модернизированное исполнение разъема USB 3.1

Конструкция этого типа разъема предполагает дублирование рабочих проводников по обеим сторонам штепселя. Также на интерфейсе имеются несколько резервных линий.

Этот тип соединителя нашел широкое применение в современной мобильной цифровой технике.

Расположение контактов (пинов) для интерфейса типа USB-C, относящегося к серии третьей спецификации соединителей, предназначенных под коммуникации различной цифровой техники

Стоит отметить характеристики USB Type-C. Например, скоростные параметры для этого интерфейса показывают уровень – 10 Гбит/сек.

Конструкция соединителя выполнена в компактном исполнении и обеспечивает симметричность соединения, допуская вставку разъема в любом положении.

Таблица распиновки, соответствующая спецификации 3.1 (USB-C)

Следующий уровень спецификации USB 3.2

Между тем процесс совершенствования универсальной последовательной шины активно продолжается. На некоммерческом уровне уже разработан следующий уровень спецификации – 3.2.

Согласно имеющимся сведениям, скоростные характеристики интерфейса типа USB 3.2 обещают вдвое большие параметры, чем способна дать предыдущая конструкция.

Достичь таких параметров разработчикам удалось путем внедрения многополосных каналов, через которые осуществляется передача на скоростях 5 и 10 Гбит/сек, соответственно.

Подобно «Thunderbolt», USB 3.2 использует несколько полос для достижения общей пропускной способности, вместо того, чтобы пытаться синхронизировать и запускать один канал дважды

Кстати следует отметить, что совместимость перспективного интерфейса с уже существующим USB-C поддерживается полностью, так как разъем «Type-C» (как уже отмечалось) наделен резервными контактами (пинами), обеспечивающими многополосную передачу сигналов.

Особенности распайки кабеля на контактах разъемов

Какими-то особыми технологическими нюансами пайка проводников кабеля на контактных площадках соединителей не отмечается. Главное в таком процессе – обеспечение соответствия цвета предварительно проводников кабеля конкретному контакту (пину).

Цветовая маркировка проводников внутри кабельной сборки, используемой для USB интерфейсов. Сверху вниз показана, соответственно, цветовая раскраска проводников кабелей под спецификации 2.0, 3.0 и 3.1

Также, если осуществляется распайка модификаций устаревших версий, следует учитывать конфигурацию соединителей, так называемых – «папа» и «мама».

Проводник, запаянный на контакте «папы» должен соответствовать пайке на контакте «мамы». Взять, к примеру, вариант распайки кабеля по контактам USB 2.0.

Используемые в этом варианте четыре рабочих проводника, как правило, обозначены четырьмя разными цветами:

• красным;
• белым;
• зеленым;
• черным.

Соответственно, каждый проводник подпаивается на контактную площадку, отмеченную спецификацией разъема аналогичной расцветки. Такой подход существенно облегчает работу электронщика, исключает возможные ошибки в процессе распайки.

Аналогичная технология пайки применяется и к разъемам других серий. Единственное отличие в таких случаях – большее число проводников, которые приходится паять. Чтобы упростить себе работу, удобно использовать специнструмент – надежный паяльник для пайки проводов в домашних условиях и для снятия изоляции с концов жил.

Независимо от конфигурации соединителей, всегда используется пайка проводника экрана. Этот проводник запаивается к соответствующему контакту на разъеме, Shield – защитный экран.

Нередки случаи игнорирования защитного экрана, когда «специалисты» не видят смысла в этом проводнике. Однако отсутствие экрана резко снижает характеристики кабеля USB.

Поэтому неудивительно, когда при значительной длине кабеля без экрана пользователь получает проблемы в виде помех.

Распайка соединителя двумя проводниками под организацию линии питания для устройства донора. На практике используются разные варианты распаек, основываясь на технических потребностях

Распаивать кабель USB допускается разными вариантами, в зависимости от конфигурации линий порта на конкретном устройстве.

К примеру, чтобы соединить одно устройство с другим с целью получения только напряжения питания (5В), достаточно спаять на соответствующих пинах (контактах) всего две линии.

Выводы и полезное видео по теме

Представленный ниже видеоролик поясняет основные моменты распиновки соединителей серии 2.0 и других, визуально поясняет отдельные детали производства процедур пайки.

Владея полной информацией по распиновке соединителей универсальной последовательной шины, всегда можно справиться с технической проблемой, связанной с дефектами проводников. Также эта информация обязательно пригодится, если потребуется нестандартно соединять какие-то цифровые устройства.

Хотите дополнить изложенный выше материал полезными замечаниями или ценными советами по самостоятельной распайке? Пишите комментарии в блоке ниже, добавляйте, при необходимости, уникальные фотоматериалы.

Может у вас остались вопросы после прочтения статьи? Задавайте их здесь – наши эксперты и компетентные посетители сайта постараются прояснить непонятные моменты.

Распиновка USB разъёмов | Ваш проводник в мир электрики

Время на прочтение: 4 мин.

USB (англ. Universal Serial Bus — «универсальная последовательная шина») — последовательный интерфейс для подключения периферийных устройств к вычислительной технике. Получил широчайшее распространение и фактически стал основным интерфейсом подключения периферии к бытовой цифровой технике.

Содержание статьи

Типы и виды USB разъёмов

• USB type a – является наиболее часто встречающимся типом. Ним оснащены клавиатуры и проводные мыши. Зарядные устройства мобильных телефонов также имеют именно этот тип разъема. Персональные компьютеры оснащены usb type a. Идеальным примером этого вида являются и флеш-накопители. Основными плюсами USB type a являются износостойкость, практичность и безопасность.
• USB type b – основной целью его использования является подключение всевозможной периферии, например, многофункциональных устройств, принтеров, сканеров и др. Однако сегодня популярность данного разъема достаточно невелика, так как его вытесняет USB type a.
• Mini USB – первоначально широко использовался для телефонов. Внешние данные этого разъема характеризуются уменьшенными размерами стандартного USB. Но в конкуренции с Micro USB существенно уступает.
• Micro USB – практически все ведущие бренды смартфонов, а также иных портативных девайсов приняли данный разъем в качестве стандарта. Исключением являются товары производства Apple. Технологический прогресс уже произвел на свет конкурента и этому типу — USB Type C.
• USB Type C – на рынке появился в 2014 году. Является скоростным и мощным. Сфера его распространения достаточно мала на сегодняшний день, однако «яблочная» компания продолжает заниматься развитием и усовершенствованием данного типа.

Виды USB 2.0

Распиновка USB

Разъёмы USB

1. Красный V_BUS (+5V, Vcc — Voltage Collector Collector) +5 Вольт постоянного напряжения относительно GND. Для USB 2.0 максимальный ток — 500 mA.
2. Белый D- (-Data)
3. Зелёный D+ (+Data)
4. Чёрный GND — общий провод, «земля», «минус», 0 Вольт

Разъёмы USB mini и micro

1. Красный V_BUS
2. Белый D-
3. Зелёный D+
4. ID — в разъёмах «B» не задействован; в разъёмах «A» замкнут с GND для поддержки функции «OTG»
5. Чёрный GND

USB 3.1 Type-C

Распиновка USB 3.1 Type-C

Синий — USB 3.1. Линии высокоскоростной передачи данных: TX+, TX-, RX+, RX- (контакты 2, 3, 10, 11). Скорость до 10 Гб/с. В кабеле эти пары перекроссированы, и что для одного устройства является RX, другому представляется как TX. И наоборот. По особому распоряжению эти пары могут переквалифицироваться под другие задачи, например — под передачу видео.

Фиолетовый — USB 2.0. Линии низкоскоростной передачи данных: D+/D- (контакты 6, 7). Этот раритет включили в порт ради совместимости со старыми тихоходными устройствами до 480 Мб/с.

Красный — плюс питания Vbus (контакты 4, 9). Стандартное напряжение 5 вольт. Ток выставляется в зависимости от потребностей периферии: 0,5А; 0,9А; 1,5А; 3А. Вообще, спецификация порта подразумевает передаваемую мощность до 100Вт, и в случае войны порт способен питать монитор или заряжать ноутбук напряжением 20 вольт!

Черный — GND «Земля» (контакты 1, 12). Минус всего и вся.

Желтый — согласующий канал (или конфигурирующий) — СС (контакт 5). Это главная фишка USB type-C! Благодаря этому каналу система может определить:

— Факт подключения/отключения периферийного устройства;
— Ориентацию подключенного штекера. Как это ни странно, но разъём не абсолютно симметричен, и в некоторых случаях устройству хочется знать его ориентацию;
— Ток и напряжение, которое следует предоставить периферии для питания или заряда;
— Необходимость работы в альтернативном режиме, например, для передачи аудио-видео потока.
— Кроме функций мониторинга этот канал в случае необходимости подаёт питание на активный кабель.

Оранжевый — дополнительный канал — SBU (контакт 8). Дополнительный канал обычно не используется и предусмотрен лишь для некоторых экзотических случаев. Например, при передаче по кабелю видео, по SBU идёт аудио канал.

В общем версии USB 2.0 и 3.0 полностью совместимы, однако при совместной работе скорость передачи будет как на USB 2.0.

Скорости передачи данных USB

USB — это стандарт, и он определяет максимальную скорость передачи сигналов через порт. Стандарт USB 2.0 обеспечивает теоретическую максимальную скорость передачи сигналов на уровне 480 мегабит в секунду. В то время как USB 3.0 позволяет передавать данные со скоростью 5 гигабит в секунду. Теоретически USB 3.0 в десять раз быстрее, чем USB 2.0.

Тест скорости USB 3.0

Накопители USB 2.0 способны выдавать скорость записи от 7,9 до 9,5 Мб/с, тогда как диски USB 3.0 от 11,9 Мб/с вплоть до 286,2 Мб/с. Мы видим, что наихудший USB 3.0-диск быстрее, чем все USB 2.0, но не намного. А лучший быстрее более чем в 28 раз.

Результаты тестов скорости USB 3.0 накопителей

Самые медленные накопители были самыми дешёвыми, в то время как более быстрые были дорогими. Самый быстрый носитель достигает такой скорости благодаря четырехканальной флеш-памяти, что требует от производителя определённых вложений.

Итог

Как видите, различий достаточно много, но везде есть свои нюансы. Теперь вы знаете, как отличить USB 2.0 от USB 3.0. Обратите внимание, что не все устройства будут работать быстрее только потому, что они используют USB 3.0. Перед тем, как купить нужное устройство, обратите внимание на другие параметры, которые будут иметь решающее значение, например, скорость работы флеш-памяти.

Распиновка USB тип A, B, C, mini и micro разъемов

Распиновка USB-приводов легко выполняется в домашних условиях при наличии паяльника и цветовых схем. Укоротить, удлинить или спаять новый USB может не только радиолюбитель, но и человек без соответствующих навыков.

Виды USB-разъемов

Шины отличаются по типам коннекторов:

1. Тип A. Прямоугольный прочный штекер. Именно этот вид разъема чаще всего встречается в уже устаревших ПК, ноутбуках и комплектующих.
2. Тип B. Квадратный разъем, встречающийся в принтерах и других периферийных устройствах. Для портов этого типа созданы специальные удлинители, где на одном конце штекер типа А, а на другом – разъем для него. Используется такой кабель чаще всего для подключения флешек без необходимости лезть к системному блоку.
3. Micro-USB – наиболее распространенный разъем для портативных устройств, который начинает постепенно заменяться Type-C.
4. Mini-USB – уменьшенный аналог Micro-USB.
5. Тип C – кабель современного поколения с симметричным коннектором.

Так выглядят USB коннекторы по типам:

Типы USB коннекторов

Вход и выход USB также отличают по «полу»:

• M – кабель.
• F – разъем.

Коннекторы бывают mini и micro. В зависимости от обновления, также различают по спецификации:

• USB 1.0;
• USB 2.0;
• USB 3.0 (3.1).

Наглядно, как выглядят современные USB:

Современные типы USB кабеля

Основные отличия USB провода

Несмотря на одинаковые размеры гнезда и самого коннектора, USB 3.0 отличается от предшественника 2.0 дополнительными 5 контактами и синим цветом сердцевины:

Отличия USB 2.0 и 3.0

Передача данных через разъем 3 поколения происходит в 2 раза быстрее за счет сокращения тактов передачи данных с 2 до 1. Чтобы добиться сопряжения с устройством, нужно убедиться, что штекер USB 3.0 вставлен полностью (до конца).

Не путать: Type-C – это не USB 3.1.

Частая путаница возникает у пользователей с разъемами mini USB с micro. Отличить их можно по размеру (первый чуть больше), а также по специальным защелкам на задней стороне у второго.

Отличие mini USB от micro USB

По остальным параметрам они идентичны.

Распиновка USB 2.0 и 3.0 A и B

Распиновка (распайка) USB нужна для починки старых кабелей, удлинения или обрезки. Зная назначение контактов, можно изготовить переходник самостоятельно.

Распайка USB разъема

Сигнал из USB в устройство передается с помощью витых пар. Жила (проволока) имеет цветную маркировку, благодаря которой упрощается процесс ремонта.

Цветные жилы в разъеме USB

Сделать распиновку очень просто: нужный разъем нужно отзеркалить и спаять провода в соответствии со цветом.

Основные фигуранты – это положительные и отрицательные контакты. Берется любой адаптер с 5V, канцелярским ножиком отрезается USB-коннектор. Затем нужно зачистить и залудить провода. Для разъема такие же манипуляции. Затем происходит спайка по схеме. Каждое соединение обматывается изолентой, затем между собой они соединяются термоклеем.

В распайке проводов USB 2.0 всего 4 экранированных провода, расположенных линейно: два для питания (первый и последний) и два для передачи данных (второй и третий). Помечены они следующим образом:

1. +5V (power) отвечает за питание.
2. -D: передача данных.
3. +D: аналогично -D.
4. GND (ground) – для заземления. Обозначается в виде перевернутой Т.

Распиновка USB типа A

Несмотря на одинаковые схемы, у USB типов А и В есть отличия: В А расположение коннекторов линейное (от первого до четвертого), тогда как в В сверху и снизу:

Распайка USB тип B

USB 3.0 имеет 5 дополнительных коннекторов для соответствия с USB 2.0.

Распиновка USB 3.0

Характеристика 5 дополнительных проводов:

• пятый работает на прием информации со знаком минус;
• шестой также для Data, только для +;
• седьмой – заземление;
• восьмой и девятый для передачи данных (+ и — соответственно).

Спецификация USB 3.0 выделяется среди предшественников не только высокой скоростью, но и экономией энергии. Происходит это за счет функции интерфейса опроса подключаемого устройства, а также снижением мощности в режиме ожидания.

По цветам

Цветовая маркировка для USB 2.0 схемы А:

Маркировка по цветам USB 2.0 схемы А

Для квадратного USB типа B:

Маркировка по цветам USB типа B

Для USB 3.0:

Распиновка USB 3.0 по цветам

Распиновка микро-USB разъема

Такой коннектор можно чаще всего увидеть в современных портативных устройствах (планшет, смартфон или плеер):

Распиновка micro USB по цветам

Отличается от предшественников малыми габаритами и наличием 5 контактов, которые читаются справа налево. Тип и пол USB такой же, как и у других коннекторов: где A и B – это типы коннекторов, а F и M – пол.

Распайка micro-USB:

• 1 – красного цвета, подается напряжение 5V;
• 2 и 3 – Data, для передачи данных, белый и зеленый соответственно;
• 4 – фиолетовый для особых коннектов;
• 5 – черный — заземление.

Распайка микро USB

Распиновка мини-USB

Распайка кабеля мини-USB почти ничем не отличается от micro. В этом случае, контакты читаются слева направо.

Распайка кабеля мини-USB

Используются также 4 провода, 2 из которых для питания (5V и заземление), 2 – для приема данных, передающихся по витой паре (Data+ и Data-).

Распиновка USB на материнской плате

В материнке может быть от 4 до 8 USB-портов. Сзади корпуса системника обычно расположены 2 или 4. В плате может быть спецификация любого уровня, включая USB 1.0 и далее.

Как выглядит распайка для спецификации USB второго поколения в цвете:

Распайка USB 2.0 на материнской плате в цвете

Разъемы красного цвета – питание, белые и зеленые – данные (+ и — соответственно), черные и серый номер 10 – заземление.

Как это выглядит:

Фото USB кабеля на материнской плате

Для 3.0 в цвете и подробно в таблице:

Распиновка USB 3.0 по цветам на материнской плате

Аналогично с цветами остальных проводов, кроме желтого, синего, оранжевого и фиолетового. Это передача высокоскоростных данных.

Как выглядит USB 3.0 в плате:

USB 3.0 на материнской плате

Так как в мире еще не придумали единого стандарта изготовления материнских плат, цель любого из проводов одного бренда может заведомо отличаться от другого. Поэтому в современных корпусах системников предусмотрены разъемы для любого USB-коннектора.

Распиновка USB Type C

Всего в этой спецификации 24 контакта, где:

• 12 сверху маркируются от А1 до А12.
• 12 снизу от В12 до В1.

Благодаря такому соответствию, пользователи могут вставлять шнур обеими сторонами.

С помощью Type C вы можете заряжать одним проводом как ноутбук, так и смартфон.

USB разъем тип C

Виды контактов:

1. USB 3.1 – контакты, обладающие высокоскоростной передачей данных. Развиваемая скорость – до 10 Гб/с. Им соответствуют контакты под номерами 2, 3, 10, 11, где RX – передача, а TX – прием данных.
2. USB 2.0 – медленная передача данных, максимально развиваемая скорость до 500 Мб/с. Находится в контактах под цифрами 6 и 7.
3. GND – заземление.
4. SBU – 8 канал для передачи видеосигнала.
5. СС – канал, который определяет тип устройства и его конфигурацию.
6. VBUS – 4 канала питания, которые регулируют напряжение и силу тока периферийного устройства (максимально 100V).

Распиновка USB типа C по цветам

Благодаря третьей спецификации, напряжение в 5 V может повышаться до 20. Подача тока также может быть увеличена до 5 А. В сумме получается 100 Вт мощности.

Помимо симметрии, у интерфейса Type-C есть ключевые моменты:

1. Поддержка всех ранних интерфейсов, начиная со второго поколения.
2. Альтернативный режим работы, с помощью которого работает поддержка протоколов DisplayPort и HDMI.
3. Управление через интерфейс входящей энергией с помощью конфигурирования.

Распиновка USB

@ pinouts.ru

Универсальная последовательная шина (USB) — это интерфейс для установления связи между устройствами и главным контроллером (обычно персональным компьютером). Сегодня USB заменил множество более ранних интерфейсов ПК (таких как последовательный RS-232, параллельный порт и даже FireWire). Из-за возможности подачи питания на предварительные устройства USB часто используется в качестве зарядного устройства для портативных устройств.

Архитектура системы USB состоит из хост-контроллера, порта USB и нескольких подключенных устройств.Могут быть включены дополнительные USB-концентраторы, позволяющие создавать ветвления в древовидной структуре до пяти уровней. USB может подключать компьютерные периферийные устройства, такие как мыши, клавиатуры, цифровые камеры, КПК, мобильные телефоны, принтеры, персональные медиаплееры, устройства протокола передачи мультимедиа (MTP), флэш-накопители, GPS, сетевые адаптеры и внешние жесткие диски. Для многих из этих устройств USB стал стандартным методом подключения.

Интерфейс USB направлен на устранение необходимости добавлять карты расширения в шину PCI или PCI-Express компьютера и улучшить возможности plug-and-play, позволяя выполнять горячую замену или добавление устройств в систему без перезагрузки компьютера.

USB-разъемы

Есть несколько типов разъемов USB.Разъем, установленный на хосте или устройстве, называется розеткой, а разъем, прикрепленный к кабелю, называется вилкой. В исходной спецификации USB подробно описаны вилки и розетки стандартов A и B. На сегодняшний день известно 7 разъемов USB: Standard-A, Standard-B, Mini-A, Mini-B, Micro-A, Micro-AB, Micro-B, Type-C. Распиновка Mini-USB и Micro-USB немного отличаются: стандартный USB использует 4 контакта, а Mini-USB и Micro-USB используют 5 контактов в разъеме. Дополнительный штифт используется как индикатор наличия подключенного устройства.

Распиновка сигналов USB

USB — это последовательная шина. Он использует 4 экранированных провода: два для питания (+ 5 В и GND) и два для дифференциальных сигналов данных (обозначены как D + и D- в распиновке). Схема кодирования NRZI (Non Return to Zero Invert), используемая для отправки данных с полем синхронизации для синхронизации часов хоста и приемника. В USB-кабеле для передачи данных сигналы Data + и Data- передаются по витой паре. Прекращение не требуется. Полудуплексная дифференциальная сигнализация помогает бороться с эффектами электромагнитного шума на более длинных линиях.Вопреки распространенному мнению, D + и D- действуют вместе; они не являются отдельными симплексными соединениями. USB 2.0 обеспечивает максимальную длину кабеля 5 метров для устройств, работающих на высокой скорости.

Режимы передачи USB

Универсальная последовательная шина поддерживает режимы управления, прерывания, групповой и изохронной передачи.

Характеристики интерфейсов USB

.

В настоящее время известно несколько основных версий USB:

USB 1.0 — низкая или полная скорость

• выпущен в 1996 году.
• Определяет скорость передачи данных 1,5 Мбит / с (низкая пропускная способность, в основном используется для устройств ввода человеком (HID), таких как клавиатуры, мыши, джойстики и часто кнопки на высокоскоростных устройствах, таких как принтеры или сканеры) и 12 Мбит / с (Полная пропускная способность).
• в настоящее время все еще используется некоторыми устройствами, которым не нужна более высокая скорость передачи данных.

USB 2.0 — высокая скорость

• выпуска 2000 г.
• в дополнение к USB 1.0 добавляет скорость передачи сигналов 480 Мбит / с (Hi-Speed)
• совместим с USB 1.0, но некоторое оборудование, разработанное для USB 2.0, может не работать с хост-контроллерами USB 1.0.

USB 3.0 — SuperSpeed ​​

• 2008 года выпуска
• добавлена ​​скорость передачи до 5 Гбит / с (SuperSpeed)
• USB 3.1, выпущенный в 2013 году, добавил скорость передачи SuperSpeed ​​+ до 10 Гбит / с
• USB 3.2, выпущенный в 2017 году, добавил скорость передачи SuperSpeed ​​+ до 20 Гбит / с и режимы нескольких каналов

USB 1.0 и USB 2.0 имеет одинаковую распиновку разъема, распиновку USB 3.0, а USB Type C имеет новые разъемы со своими собственными выводами.

USB-устройство должно указывать свою скорость, подтягивая линию D + или D- к уровню 3,3 В. Эти подтягивающие резисторы на стороне устройства также будут использоваться хостом или концентратором для обнаружения присутствия устройства, подключенного к его порту. Без подтягивающего резистора USB предполагает, что к шине ничего не подключено.

Чтобы помочь пользователю определить максимальную скорость устройства, USB-устройство часто указывает свою скорость на крышке с одним из специальных маркетинговых логотипов USB.

Когда новое устройство впервые подключается, хост перечисляет его и загружает драйвер устройства, необходимый для его запуска. Загрузка соответствующего драйвера выполняется с использованием комбинации PID / VID (Product ID / Vendor ID), предоставляемой подключенным оборудованием. Хост-контроллеры USB имеют свои собственные спецификации: UHCI (универсальный интерфейс хост-контроллера), OHCI (открытый интерфейс хост-контроллера) с USB 1.1, EHCI (расширенный интерфейс хост-контроллера) используется с USB 2.0.

Устройства с питанием от USB

Разъем USB обеспечивает одиночный провод 5 В, от которого подключенные устройства USB могут питаться сами.Данный сегмент шины рассчитан на передачу до 500 мА. Этого часто бывает достаточно для питания нескольких устройств, хотя этот бюджет должен быть разделен между всеми устройствами, находящимися ниже по потоку от концентратора без питания. Устройство с питанием от шины может использовать столько энергии, сколько позволяет порт, к которому оно подключено.

Концентраторы

с питанием от шины могут продолжать распределять питание по шине на подключенные устройства, но спецификация USB допускает только один уровень устройств с питанием от шины от концентратора с питанием от шины. Это запрещает подключение концентратора с питанием от шины к другому концентратору с питанием от шины.Многие концентраторы включают в себя внешние источники питания, которые будут питать устройства, подключенные через них, без получения питания от шины. Устройства, которым требуется более 500 мА или более 5 В, должны обеспечивать собственное питание.

Когда USB-устройства (включая концентраторы) подключаются впервые, они опрашиваются хост-контроллером, который запрашивает каждое из их требований к максимальной мощности. Однако кажется, что любая нагрузка, подключенная к USB-порту, может рассматриваться операционной системой как устройство. Операционная система хоста обычно отслеживает требования к питанию сети USB и может предупреждать оператора компьютера, когда для данного сегмента требуется больше энергии, чем доступно, и может отключать устройства, чтобы сохранить потребление энергии в пределах доступного ресурса.

Энергопотребление USB:

Чтобы распознать зарядку аккумулятора, специальный порт зарядки устанавливает сопротивление, не превышающее 200 Ом, на клеммах D + и D−.

Режим специального зарядного устройства:

Простое зарядное устройство USB должно включать резистор 200 Ом между проводами D + и D- (иногда достаточно короткого замыкания D + и D- вместе).Тогда устройство не будет пытаться передавать или принимать данные, но может потреблять до 1,8 А, если источник питания может это обеспечить.

Напряжение USB:

Напряжение, подаваемое хостом или портами концентратора с питанием, составляет от 4,75 В до 5,25 В. Максимальное падение напряжения для концентраторов с питанием от шины составляет 0,35 В от хоста или концентратора до выходного порта концентратора. Все концентраторы и функции должны иметь возможность отправлять данные конфигурации при напряжении 4,4 В, но при этом напряжении должны работать только маломощные функции. Нормальное рабочее напряжение для функций не менее 4.75 В.

Экран кабеля USB:

Shield должен быть подключен к заземлению только на хосте. Ни одно устройство не должно подключать экран к земле.

Кабель USB, проводов:

Экранированный:
Данные: 28 AWG витой
Мощность: 28 AWG — 20 AWG, нескрученный

Неэкранированный:
Данные: 28 AWG, не скрученный,
Мощность: 28 AWG — 20 AWG, нескрученный

.

Распиновка USB

Интерфейс универсальной последовательной шины (USB) соединяет периферийные устройства различными способами. К таким периферийным устройствам относятся стандартная и нестандартная компьютерная мышь, клавиатуры, игровые контроллеры, сканеры, принтеры, цифровые камеры, жесткие диски, приводы CD / DVD-Rom, устройства для хранения карт памяти, музыкальные устройства, динамики и сетевые компоненты. Доступно множество других устройств, использующих USB, а также устройств, которые могут использовать схему расположения выводов USB для обеспечения питания, доступа к данным или распределения соединений.

Стандартный USB 1.1 может выводить данные со скоростью 12 Мбит / с, а USB 2.0 — до 480 Мбит / с. Такое большое увеличение скорости возможно, если хост-контроллер USB компьютера и устройство поддерживают эту функцию. В противном случае скорость USB-устройства будет соответствовать USB 1.1.

Что такое конфигурация контактов USB?

Разъемы USB имеют 4 распиновки. Они пронумерованы от 1 до 4 и используются по разным причинам.

Контакт 1 — это VCC или напряжение общего коллектора, которое используется для питания.Красный провод подключается к контакту 1 и обеспечивает положительное напряжение от источника (+ 5В).

Контакт 2 — это положительный контакт USB Data (D +), к которому подключен белый провод, который обеспечивает правильный поток положительных сигналов данных от устройства (если применимо).

Контакт 3 — это отрицательный контакт USB Data (D-), к которому подключен зеленый провод, который обеспечивает правильный поток отрицательных сигналов данных от устройства (если применимо).

Контакт 4 — это контакт заземления (GND), к которому подключен черный провод. Этот заземляющий провод предотвращает накопление электричества и обеспечивает нейтральный резервуар для выхода такой энергии, а не в устройство.

Эти контакты предназначены для обеспечения связи между устройством и хост-контроллером. Это может быть что угодно, от передачи данных между устройством и хостом до зарядки устройства с порта хост-контроллера. Как хост-контроллер взаимодействует с устройством, зависит от типа устройства и контактов, которые в нем используются.

USB-концентратор — это тип разветвителя для USB-подключений. Концентраторы могут быть подключены к другим концентраторам на нескольких уровнях и могут подключать 127 устройств через один порт USB-хост-контроллера. Поскольку через один порт можно иметь так много разных типов подключений, различные устройства, использующие этот порт, также могут взаимодействовать с компьютером. USB стал неофициальным стандартом домашних компьютеров из-за универсальности подключения и связанной с ним скорости.

Интерфейс USB был разработан для подключения множества различных устройств без необходимости предоставления дополнительного оборудования, такого как платы шины PCI / PCI-Express. Возможность подключать и воспроизводить устройства обеспечивала возможность горячей замены через USB без перезапуска системы для распознавания устройств.

Типы упаковки разъема USB с распиновкой

Разъемы

с распиновкой USB предназначены для использования с разными устройствами. Существует шесть основных типов разъемов. Существует несколько различных нестандартных разъемов, специально разработанных для устройств с проприетарными форматами или частей, уникальных для устройства.Это сделано для того, чтобы пользователи не могли использовать неутвержденные провода со своими устройствами (что может привести к повреждению устройства).

Шесть типов:

USB-штекер / разъем A — это стандартный прямоугольный интерфейс USB, который используется в качестве разъема главного контроллера. Другие устройства могут использовать этот тип разъема, что позволяет использовать обычные кабели с устройством.

USB-штекер / гнездо B — это квадратный разъем, сужающийся с одной стороны, чтобы показать ориентацию соединения.Гнездо построено аналогично и чаще всего используется с такими устройствами, как принтеры и сканеры.

Штекеры / гнезда USB A и B имеют всего 4 контакта. Разъемы / гнезда mini и micro USB могут иметь от 1 до 4 дополнительных контактов в зависимости от устройства и стандартного интерфейса хост-контроллера.

USB-Mini-Plug / Jack A — Разъем / разъем mini A намного меньше и имеет конический конец, чтобы помочь определить ориентацию кабеля и гнезда. Он используется во многих мобильных устройствах для передачи данных и питания.

USB-мини-штекер / гнездо B — Разъем / штекер mini-B чаще встречается в устройствах и может быть найден во многих различных конфигурациях.

USB-Micro-Plug / Jack A — Micro A намного меньше и обычно используется с небольшими устройствами. Это одна из новых стандартизированных опций для мобильных телефонов.

USB-Micro-Plug / Jack B — Подобно micro A, B также используется в небольших устройствах и имеет другой тип разъема / разъема. Похоже на уменьшенную версию mini A.

Конфигурация устройств с питанием от USB

Распиновка USB, обеспечивающая питание, обычно обозначается первым контактом. Этот источник питания рассчитан на напряжение 5 В. Концентратор может обеспечить до 500 мА на каждое подключенное к нему устройство. Устройства должны совместно использовать питание, если не добавлен внешний источник питания, который превысит ограничение в 500 мА на самом концентраторе. Устройство не может использовать мощность, превышающую предел мощности порта.

Устройства

USB сообщают о своих требованиях к питанию хост-контроллеру.Когда предел мощности одного концентратора превышен, операционная система компьютера обычно передает эту информацию и возможность удаления некоторых устройств для размещения других.

Энергопотребление USB-устройств следующее:

Концентраторы с питанием от шины — Устройство потребляет максимум 100 мА при включении и 500 мА в нормальных условиях.

Концентраторы с автономным питанием — Устройство потребляет максимум 100 мА и должно подавать 500 мА на каждый порт для правильного распределения питания.

Низкое энергопотребление, функции с питанием от шины — Устройство обычно потребляет максимум 100 мА.

Мощные функции с питанием от шины в концентраторах с автономным питанием — Устройство потребляет максимум 100 мА и должно подавать 500 мА на каждый порт концентратора.

Автономные функции — Устройство потребляет максимум 100 мА.

Подвесное устройство — в подвешенном состоянии подается максимум 0,5 мА.

Питание USB-устройств

Зарядное устройство USB закорачивает 2 линии передачи данных вместе в режиме специального зарядного устройства.Данные не могут быть переданы или получены через это соединение, но устройство может получать до 1,8 А через блок питания.

Напряжение, которое подает хост или концентратор с питанием, находится в диапазоне от 4,75 до 5,25 В. Нормальное рабочее напряжение составляет минимум 4,75 В, обеспечиваемое проводом VCC. При работе на малой мощности напряжение может составлять всего 4,4 В с максимальным падением 0,35 В от минимального нормального рабочего напряжения.

.Распиновка разъема USB

Распиновка разъема USB

USB — это последовательная шина. Он использует 4 экранированных провода: два для питания (+ 5 В и GND) и два для дифференциальных сигналов данных (обозначены как D + и D- в распиновке).
В USB-кабеле для передачи данных сигналы Data + и Data- передаются по витой паре без оконечной нагрузки. Полудуплексная дифференциальная сигнализация используется для уменьшения воздействия электромагнитного шума на более длинные линии. D + и D- действуют вместе; они не являются отдельными симплексными соединениями.

USB поддерживает четыре скорости передачи данных:

• Низкая скорость (1,5 Мбит / с), которая в основном используется для устройств ввода человеком (HID), таких как клавиатуры, мыши, джойстики и часто кнопки на устройствах с более высокой скоростью, таких как принтеры или сканеры;
• Полная скорость (12 Мбит / с), которая широко поддерживается концентраторами USB.
• Hi-Speed ​​(480 Мбит / с) был добавлен в спецификацию USB 2.0. Не все устройства USB 2.0 являются высокоскоростными.
• Скорость SuperSpeed ​​(USB 3.0) 4800 Мбит / с (~ 572 МБ / с).

USB-устройство должно указывать свою скорость, подтягивая линию D + или D- к уровню 3,3 В. Эти подтягивающие резисторы на стороне устройства также будут использоваться хостом или концентратором для обнаружения присутствия устройства, подключенного к его порту. Без подтягивающего резистора USB предполагает, что к шине ничего не подключено.

Распиновка для различных разъемов показана ниже

.

Разъем USB Micro-B

Разъем Micro-B становится все более популярным на небольших устройствах.Вот распиновка с торца штекера

.

.

USB Micro Plug to USB Стандартный разъем для использования с USB OTG (On-The-Go), распиновка, схема @ pinoutguide.com

Примечание. Контакт ID может быть напрямую подключен к земле.Это сообщит устройству OTG, что оно не может заряжаться (и, следовательно, должно подавать ток на VCC), но должно действовать как хост USB. Контакт ID также может иметь сопротивление 124 кОм относительно земли (см. Ниже). Это сообщит устройству OTG, что ему разрешено потреблять ток от VCC (например, заряжать аккумулятор), а также действовать в качестве хоста USB.

Режим 124 кОм немного сложнее подключить: поместите резистор 124 кОм между ID и GND. Подключите правильные концы регулируемого зарядного устройства 5 В к VCC и GND. Подключите конденсатор 10–100 нФ между VCC и GND.Убедитесь, что зарядное устройство подключено, иначе как устройство OTG, так и подчиненное устройство будут пытаться потреблять ток от VCC без источника. Информация в этом абзаце была определена как простейший способ создания дополнительного адаптера зарядного устройства, как указано в Спецификации зарядки аккумулятора, версия 1.2 с веб-сайта www.usb.org. Не тестировалось.

Также обратите внимание, что на стороне ведомого устройства стандартный разъем USB B не является стандартом. Следует использовать только стандартную розетку USB A.

.