- Jakie są zalety uniwersalnej magistrali szeregowej?
- Rodzaje złączy USB - główne różnice i funkcje
- Klasyfikacja i pinout
- Złącze pinout usb 2.0 (typy A i B)
- Pinout usb 3.0 (typy A i B)
- Złącze pinout micro usb
- Pinout mini usb
Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Interfejs USB zaczął być szeroko stosowany około 20 lat temu, a dokładnie od wiosny 1997 roku. Wtedy to uniwersalna magistrala szeregowa została zaimplementowana sprzętowo w wielu płytach głównych na komputerach osobistych. Obecnie ten typ połączenia urządzeń peryferyjnych z komputerem PC jest standardem, wyszły wersje, które pozwoliły znacznie zwiększyć szybkość wymiany danych, pojawiły się nowe typy złączy. Spróbujmy zrozumieć specyfikacje, pinouty i inne funkcje USB.
Jakie są zalety uniwersalnej magistrali szeregowej?
Wprowadzenie tej metody połączenia umożliwiło:
- Szybko wykonaj podłączenie różnych urządzeń peryferyjnych do komputera, zaczynając od klawiatury i kończąc na zewnętrznych dyskach.
- W pełni wykorzystaj technologię „Plug & Play”, która uprościła połączenie i konfigurację urządzeń peryferyjnych.
- Odrzucenie wielu przestarzałych interfejsów, co miało pozytywny wpływ na funkcjonalność systemów komputerowych.
- Magistrala umożliwia nie tylko przesyłanie danych, ale także dostarczanie mocy do podłączonych urządzeń, z limitem prądu obciążenia 0, 5 i 0, 9 A dla starej i nowej generacji. Umożliwiło to korzystanie z USB do ładowania telefonów, a także podłączanie różnych gadżetów (mini wentylatory, światła itp.).
- Stało się możliwe wytwarzanie kontrolerów mobilnych, na przykład karty sieciowej USB RJ-45, kluczy elektronicznych do logowania i wylogowywania z systemu
Rodzaje złączy USB - główne różnice i funkcje
Istnieją trzy specyfikacje (wersje) tego typu połączenia częściowo zgodne ze sobą:
- Pierwszą wersją, która znalazła szerokie zastosowanie, jest v 1. Jest to ulepszona modyfikacja poprzedniej wersji (1.0), która praktycznie nie opuściła fazy prototypu z powodu poważnych błędów w protokole przesyłania danych. Ta specyfikacja ma następujące cechy:
- Podwójny tryb przesyłania danych przy wysokich i niskich prędkościach (odpowiednio 12, 0 i 1, 50 Mbps na sekundę).
- Możliwość podłączenia ponad stu różnych urządzeń (w tym koncentratorów).
- Maksymalna długość przewodu wynosi 3, 0 i 5, 0 m odpowiednio dla wysokich i niskich kursów wymiany.
- Napięcie znamionowe magistrali wynosi 5, 0 V, dopuszczalny prąd obciążenia podłączonego sprzętu wynosi 0, 5 A.
Dzisiaj ten standard praktycznie nie jest używany ze względu na niską przepustowość.
- Druga specyfikacja obowiązująca na dziś. Ten standard jest w pełni zgodny z poprzednią modyfikacją. Charakterystyczną cechą jest obecność protokołu szybkiej wymiany danych (do 480, 0 Mbit / s).
Ze względu na pełną kompatybilność sprzętową z młodszą wersją, urządzenia peryferyjne tego standardu mogą być połączone z poprzednią modyfikacją. To prawda, że przepustowość zmniejsza się do 35-40 razy, aw niektórych przypadkach więcej.
Ponieważ istnieje pełna kompatybilność między tymi wersjami, ich kable i złącza są identyczne.
Należy zauważyć, że pomimo przepustowości określonej w specyfikacji, rzeczywisty kurs wymiany danych w drugiej generacji jest nieco niższy (około 30-35 MB na sekundę). Wynika to z implementacji protokołu, który prowadzi do opóźnień między pakietami danych. Ponieważ prędkość odczytu nowoczesnych napędów jest czterokrotnie większa niż pojemność drugiej modyfikacji, to znaczy, że nie spełnia ona obecnych wymagań.
- Trzecia generacja uniwersalnej magistrali została zaprojektowana specjalnie w celu rozwiązania problemów z przepustowością. Zgodnie ze specyfikacją ta modyfikacja umożliwia wymianę informacji z prędkością 5, 0 Gbit na sekundę, co stanowi prawie trzykrotność prędkości odczytu nowoczesnych dysków. Wtyczki i gniazda najnowszej modyfikacji są zwykle oznaczone na niebiesko, aby ułatwić identyfikację przynależności do tej specyfikacji.
Inną cechą trzeciej generacji jest wzrost prądu znamionowego do 0, 9 A, co umożliwia zasilanie wielu urządzeń i pozbycie się dla nich oddzielnych zasilaczy.
Jeśli chodzi o zgodność z poprzednią wersją, jest ona częściowo implementowana, szczegóły zostaną opisane poniżej.
Klasyfikacja i pinout
Złącza są zwykle klasyfikowane według typu, są tylko dwa:
- A to wtyczka, która łączy się z gniazdem „mother” zainstalowanym na płycie głównej PC lub koncentratorze USB. Korzystając z tego typu połączenia, podłączany jest dysk flash USB, klawiatura, mysz itp. Połączenia te są w pełni kompatybilne między wersją początkową a drugą generacją. Dzięki najnowszej modyfikacji kompatybilność jest częściowa, tzn. Urządzenia i kable z wcześniejszych wersji mogą być podłączone do gniazd trzeciej generacji, ale nie odwrotnie.
Złącza typu A - B - wtyczka do podłączenia do gniazda zainstalowanego na urządzeniu peryferyjnym, na przykład drukarce. Wymiary klasycznego typu B nie pozwalają na podłączenie urządzeń o małych rozmiarach (na przykład tabletów, telefonów komórkowych, aparatów cyfrowych itp.). Aby temu zaradzić, przyjęto dwie standardowe zredukowane modyfikacje typu B: mini i micro USB.
Należy zauważyć, że takie konwektory są kompatybilne tylko między wczesnymi modyfikacjami.
Ponadto istnieją rozszerzenia dla portów tego interfejsu. Na jednym końcu znajduje się wtyczka typu A, a na drugim znajduje się gniazdo, czyli w efekcie połączenie „matki” to „ojciec”. Takie kable mogą być bardzo przydatne, na przykład, do podłączenia dysku flash bez wchodzenia pod stół do jednostki systemowej.
Teraz przyjrzymy się, jak styki są lutowane dla każdego z wymienionych powyżej typów.
Złącze pinout usb 2.0 (typy A i B)
Ponieważ fizycznie wtyczki i gniazda wcześniejszych wersji 1.1 i 2.0 nie różnią się od siebie, podamy ten ostatni.
Oznaczenie:
- A - gniazdo.
- B - wtyczka.
- 1 - moc +5, 0 V.
- 2 i 3 przewody sygnałowe.
- 4 - waga.
Na zdjęciu zabarwienie styków jest podane przez kolory drutu i odpowiada przyjętej specyfikacji.
Rozważmy teraz pinout klasycznego gniazda B.
Oznaczenie:
- I - wtyczka podłączona do gniazda na urządzeniach peryferyjnych.
- B - gniazdo w urządzeniu peryferyjnym.
- 1 - styk zasilania (+5 V).
- 2 i 3 - styki alarmowe.
- 4 - styk uziemienia.
Kolory pinów odpowiadają przyjętemu kolorowi drutu w sznurku.
Pinout usb 3.0 (typy A i B)
W trzeciej generacji połączenie urządzeń peryferyjnych odbywa się odpowiednio na 10 (9, jeśli nie ma oplotu ekranującego) na przewodach, zwiększa się również liczba styków. Ale są one zlokalizowane w taki sposób, że można połączyć urządzenia wcześniejszych generacji. Oznacza to, że styki +5, 0 V, GND, D + i D- są ułożone w taki sam sposób jak w poprzedniej wersji. Okablowanie gniazda typu A pokazano na poniższym rysunku.
Oznaczenie:
- A - wtyczka.
- B - gniazdo.
- 1, 2, 3, 4 - złącza w pełni odpowiadają pinezkom wtyczki dla wersji 2.0 (patrz C na rys. 6), kolory przewodów również pokrywają się.
- 5 (SS_TX-) i 6 (SS_TX +) złączy dla przewodów transmisji danych przy użyciu protokołu SUPER_SPEED.
- 7 - GND dla przewodów sygnałowych.
- 8 (SS_RX-) i 9 (SS_RX +) złączy do odbierania przewodów danych za pomocą protokołu SUPER_SPEED.
Kolory na zdjęciu są ogólnie akceptowane dla tego standardu.
Jak wspomniano powyżej, wtyczka wcześniejszej próbki może zostać włożona odpowiednio do portu tego portu, przepustowość zmniejszy się. Jeśli chodzi o wtyczkę uniwersalnej opony trzeciej generacji, nie można jej przyczepić do gniazd wczesnego zwolnienia.
Rozważmy teraz pinouting dla kontaktów dla gniazda typu B. W przeciwieństwie do poprzedniego widoku, takie gniazdo jest niekompatybilne z żadną wtyczką wcześniejszych wersji.
Legenda:
A i B - odpowiednio wtyczka i gniazdo.
Podpisy cyfrowe dla kontaktów odpowiadają opisowi na rysunku 8.
Kolor jak najbliżej kolorowego oznaczenia przewodów w przewodzie.
Złącze pinout micro usb
Na początek podamy oddzielenie dla tej specyfikacji.
Jak widać na rysunku, to połączenie 5-stykowe, zarówno we wtyczce (A), jak iw gnieździe (B), obejmuje cztery styki. Ich przeznaczenie oraz oznaczenia cyfrowe i kolorystyczne odpowiadają przyjętemu standardowi, który został cytowany powyżej.
Opis złącza micro USB dla wersji 3.0.
Do tego połączenia używane jest złącze 10-stykowe. W rzeczywistości składa się z dwóch części po 5 pinów każda, a jedna z nich jest w pełni zgodna z poprzednią wersją interfejsu. Taka implementacja jest nieco niezrozumiała, zwłaszcza biorąc pod uwagę niezgodność tych typów. Prawdopodobnie programiści planowali możliwość pracy ze złączami wczesnych modyfikacji, ale później odrzucili ten pomysł lub jeszcze go nie zaimplementowali.
Rysunek przedstawia pinout wtyczki (A) i wygląd gniazda (B) micro USB.
Kontakty od 1 do 5 całkowicie odpowiadają mikrokomunikatowi drugiej generacji, celem innych kontaktów jest:
- 6 i 7 - transmisja danych za pomocą szybkiego protokołu (odpowiednio SS_TX- i SS_TX +).
- 8 - waga dla szybkich kanałów informacyjnych.
- 9 i 10 - odbieranie danych na protokole szybkich prędkości (odpowiednio SS_RX- i SS_RX +).
Pinout mini usb
Ta opcja połączenia jest używana tylko we wcześniejszych wersjach interfejsu, w trzeciej generacji ten typ nie jest używany.
Jak widać, pinezka wtyczki i gniazda jest prawie identyczna, jak micro USB, odpowiednio, kolorystyka przewodów i liczba styków również się zgadzają. W rzeczywistości różnice są tylko w kształcie i wielkości.
W tym artykule uzyskaliśmy jedynie standardowe typy połączeń, wielu producentów technologii cyfrowej praktykuje wdrażanie swoich standardów, tam można znaleźć złącza dla 7 pinów, 8 pinów itp. Wprowadza to pewne trudności, zwłaszcza jeśli chodzi o znalezienie ładowarki do telefonu komórkowego. Należy również zauważyć, że producenci takich „ekskluzywnych” produktów nie spieszą się z informacją, w jaki sposób styki USB są wykonywane w takich stycznikach. Z reguły jednak informacje te można łatwo znaleźć na forach tematycznych.