Последовательная шина используется для передачи пакетов данных. Он состоит из 4 кабелей, два из которых необходимы для обмена данными, а два других — для подачи питания. Цветовая маркировка клемм используется для идентификации.
Схема распиновки USB кабеля по цветам
Расположение выводов кабеля USB — это описание внутренней структуры универсальной последовательной шины. Это устройство используется для передачи данных и зарядки аккумуляторов всех электронных устройств: мобильных телефонов, плееров, ноутбуков, планшетов, магнитофонов и других устройств.
Выполнение качественной распиновки требует знаний и умения читать схемы, ориентации на типы и виды соединений, необходимо знать классификацию проводов, их цвета и назначение. Длительная и бесперебойная работа кабеля обеспечивается правильным подключением 2 разъемов USB и mini-USB.
- 1 Виды USB-разъемов, основные отличия и особенности
- 2 Классификация и распиновка
- 3 Распиновка USB 2.0 разъема типы A и B
- 4 Распиновка USB 3.0 типы A и B
- 5 Распиновка Micro-USB-разъема
- 6 Распиновка Mini-USB
Виды USB-разъемов, основные отличия и особенности
Универсальная последовательная шина выпускается в трех вариантах — USB 1.1, USB 2.0 и USB 3.0. Первые две спецификации полностью совместимы, с шиной 3.0 наблюдается частичное дублирование.
USB 1.1 — это первая версия, используемая для передачи данных. Спецификация приведена только для целей совместимости, поскольку два режима передачи данных (низкоскоростной и полноскоростной) имеют низкую скорость передачи данных. Низкоскоростной режим со скоростью передачи данных 10-1500 Кбит/с используется для джойстиков, мышей и клавиатур. Полноскоростной режим используется для аудио- и видеоустройств.
USB 2.0 добавляет третий режим — высокоскоростной для подключения более качественных устройств хранения данных и видео. Соединение имеет логотип HI-SPEED. Скорость обмена данными в этом режиме составляет 480 Мбит/с, что соответствует скорости копирования 48 Мбайт/с.
На практике, из-за особенностей конструкции и реализации протокола, производительность второй версии оказалась ниже желаемой — 30-35 Мбайт/с. Кабели и разъемы спецификаций универсальной шины 1.1 и второго поколения имеют идентичную конфигурацию.
Универсальная шина третьего поколения поддерживает скорость 5 Гбит/с, что соответствует скорости репликации 500 Мбайт/с. Он выпускается в синем цвете, чтобы можно было легко идентифицировать вилки и розетки обновленной модели. Энергопотребление шины 3.0 было увеличено с 500 мА до 900 мА. Благодаря этой функции шина 3.0 может использоваться вместо отдельного источника питания для периферийных устройств.
Читайте также: Что такое кабельная стяжка?
Совместимость спецификаций 2.0 и 3.0 частично соблюдена.
Классификация и распиновка
Описания и обозначения в таблицах USB-разъемов по умолчанию предполагают, что вид с внешней, функциональной стороны. Если показана монтажная сторона, она должна быть указана в описании. На рисунке изоляционные части разъема обозначены светло-серым цветом, металлические части — темно-серым, а полости — белым.
Хотя последовательная шина называется универсальной, существует 2 ее типа. Они выполняют различные функции и обеспечивают совместимость с устройствами с улучшенными функциями.
Тип А относится к активным, питаемым устройствам (компьютеры, серверы), а тип В — к пассивным, подключенным устройствам (принтеры, сканеры). Все розетки и вилки типа А второго поколения и типа А версии 3.0 предназначены для совместной работы. Разъем штекера шины третьего поколения типа B больше, чем требуется для штекера типа B 2.0, поэтому устройство с разъемом шины общего назначения типа B 2.0 может быть подключено только с помощью кабеля USB 2.0. Внешние устройства с разъемами типа 3.0 B подключаются с помощью обоих типов кабеля.
Классические разъемы типа B не подходят для подключения небольших электронных устройств. Планшеты, цифровые устройства и мобильные телефоны подключаются с помощью крошечных разъемов mini-USB и их усовершенствованной версии micro-USB. Эти разъемы имеют вилки и розетки меньшего размера.
Последней модификацией разъемов USB является Type C. Эта конструкция имеет одинаковые разъемы на обоих концах кабеля и обеспечивает более высокую скорость передачи данных и производительность.
Виды USB-разъёмов
Среди пользователей существует путаница в отношении разъемов и версий спецификаций. Тип разъема — это форм-фактор, то есть физическая форма разъема. Существует три основных типа: A, B и C. Для типов A и B существуют микро- и мини-версии.
A — стандартный формат для персональных компьютеров. USB-накопители, внешние диски и принтеры на стороне ПК обычно подключаются через этот тип. Микро- и мини-версии очень редки. Тип B, с другой стороны, является противоположным. Классический форм-фактор встречается редко и в основном в принтерах. Однако широко используются микро- и мини-подтипы. Если ваш смартфон подключается через micro-USB, он относится к типу B. Как правило, тип B определяется как разъем, используемый на боковой стороне периферийного устройства.
Тип C — это новый тип разъема, впервые описанный в 2014 году, в котором решена проблема симметрии контактов, благодаря чему разъем может быть правильно вставлен в гнездо с первого раза.
Теперь давайте рассмотрим версии спецификаций. Цифры в названиях указывают на версии спецификаций. Другими словами, это описание алгоритмов интерфейса, используемых производителями устройств. Самая последняя версия — 3.2, а спецификация 4 также запланирована к выпуску в 2019 году.
Распайка USB кабеля по цветам
Поскольку существует множество спецификаций, а тип разъема накладывает свои ограничения на распиновку, распиновка варьируется от версии к версии. Поэтому их необходимо разбирать отдельно.
Распиновка USB 2.0
«Классические» разъемы USB 2.0 имеют 4 контакта, а мини- и микро-версии — 5 контактов. В каждом случае данные передаются через два из них. На диаграммах они обычно обозначаются D- и D+. Они соответствуют зеленому и белому цвету кабелей. Узоры A и B могут быть золотыми, что на самом деле выглядит желтым. Два контакта отвечают за подачу напряжения. На один подается напряжение 5 В. Цвет проводов — красный и оранжевый.
Второй может называться «минус» или просто «земля». Традиционный цвет — черный или синий. На схемах он обозначен как GND. В версиях micro и mini USB пятый контакт необходим для поддержки OTG-соединений с периферийными устройствами. Он не используется в разъемах типа B и замыкается на землю в разъемах типа A только для поддержки OTG.
Распиновка USB 3.0
Спецификация 3.0 была полностью разработана в 2008 году. При производстве устройств и кабелей обычно используется синий пластик для цветового оформления штекеров и разъемов. Красный цвет встречается реже. Были использованы новые алгоритмы передачи данных для увеличения скорости и тока передачи данных, а также добавлены 5 терминалов. USB 3.0 имеет в общей сложности 9 контактов по сравнению с 4 контактами для USB 2.0, но эти два стандарта полностью совместимы — дополнительные контакты просто неактивны. Форма разъема USB также была частично изменена. Внешне тип A остался прежним, но были добавлены штырьки. Как модель Type B, так и мини- и микроверсии были переработаны. Новый симметричный разъем Type-C полностью поддерживает USB 3.0.
4 контакта типа A и типа B относятся к версии 2.0. Это земля, +5 В и два для передачи данных. Это очень важно для обеспечения обратной совместимости. Новые 5 включают два для сверхскоростного приема данных, два для сверхскоростной передачи и еще один для «земли».
Назначение контактов разъема C было кардинально изменено. Всего имеется 24 штырька. Из соображений симметрии 12 дублируют другие 12, поэтому независимо от того, как подключен блок, он все равно будет работать. Два средних 12 контакта подают сигнал на порты USB 2.0 для передачи данных. На самом деле, USB 2.0 может быть реализован и в Type C, но это редкость. Два крайних штыря управляют «землей». Четыре из них предназначены для высокоскоростной передачи и приема данных. Еще два требуются для подачи питания. Два оставшихся контакта — это канал модуляции и вспомогательный канал.
Распиновка USB на материнской плате
По умолчанию материнские платы уже имеют порты USB на задней панели. Кроме того, однако, почти всегда имеются клеммные выходы, например, для передней панели системного модуля. Подключение не является сложным. Существует два типа соединений. Это может быть набор штырьков для подключения к клеммам или же используется целый блок. Один набор контактов на плате предназначен для двух USB-подключений. Для версии 2.0 используется 9 контактов, для версии 3.0 — 19 контактов. Если подключение осуществляется через набор контактов, то для одного разъема можно использовать только четыре контакта; в случае 3.0 используется 9 контактов.
Распределение выводов на материнской плате строго регламентировано. Обе линии имеют одинаковый набор, за исключением пятого контакта, который служит своего рода маячком, предотвращающим неправильное подключение модуля. На правой стороне левая пара контактов отвечает за передачу питания, затем две пары — за данные, а правая — за землю. Вы также можете ориентироваться по обозначениям или цветам штырей. Однако последний метод не столь надежен.
Нет необходимости изучать назначение контактов USB 3.0 на плате, поскольку разработчики сделали подключение максимально простым. Для этого используется микросхема со всеми необходимыми соединениями, неправильно подключить которую практически невозможно.
В целом, контакты USB постепенно уходят в прошлое. В прошлом было важно знать назначение выводов для версий 1.0 и 2.0. Затем кабели и разъемы становились все более стандартизированными и разрабатывались таким образом, чтобы у пользователей было как можно меньше проблем с подключением. Большинству людей никогда не придется иметь дело с ручной установкой или пайкой контактов. Это скорее удел радиолюбителей и «ботаников».
Если у вас есть знания или собственный опыт работы с USB-соединениями различных версий, пожалуйста, не стесняйтесь поделиться ими в комментариях.
