Interfejs USB jest popularną formą komunikacji technologicznej na urządzeniach mobilnych i innych urządzeniach cyfrowych. Tego rodzaju złącza często znajdują się na komputerach osobistych o różnych konfiguracjach, peryferyjnych systemach komputerowych, telefonach komórkowych itp.
Specyfika tradycyjnego interfejsu - mały obszar USB. Do pracy używane są tylko 4 piny (styki) + 1 linia osłony uziemiającej. To prawda, że najnowsze, bardziej zaawansowane modyfikacje (USB 3.0 Powered-B lub Type-C) charakteryzują się wzrostem liczby kontaktów roboczych. O czym będziemy mówić w tym materiale. Opisujemy również strukturę interfejsu i rozlutowywanie kabla na stykach złącza.
Rodzaje złączy USB
Skrót „USB” nosi skrót, który w swojej integralnej formie brzmi jak „Universal Series Bus” - uniwersalna magistrala szeregowa, dzięki której możliwa jest szybka wymiana danych cyfrowych.
Odnotowano wszechstronność interfejsu USB:
- niskie zużycie energii;
- unifikacja kabli i złączy;
- proste logowanie wymiany danych;
- wysoki poziom funkcjonalności;
- szerokie wsparcie dla sterowników różnych urządzeń.
Jaka jest struktura interfejsu USB i jakie są rodzaje złączy technologii USB we współczesnym świecie elektroniki? Spróbujmy to rozgryźć.
Struktura technologiczna interfejsu USB 2.0
Złącza związane z produktami należącymi do grupy 1.x - 2.0 (utworzonej przed 2001 r.) Są połączone z czteroprzewodowym kablem elektrycznym, w którym zasilają dwa przewody i dwa bardziej transmitujące dane.
Również w specyfikacji 1.x - 2.0, pinout złączy serwisowych USB oznacza połączenie oplotu ekranującego - w rzeczywistości piątego przewodu.
Jest to fizyczna wydajność normalnych złączy USB związanych z drugą specyfikacją. Lewy pokazuje typ „ojca”, prawy pokazuje typ „matki” i odpowiadający mu pinout dla obu opcji
Istniejące wersje złączy uniwersalnej magistrali szeregowej wymienionych specyfikacji są przedstawione w trzech wariantach:
- Normalny - wpisz „A” i „B”.
- Mini - typ „A” i „B”.
- Mikro - typ „A” i „B”.
Różnica wszystkich trzech rodzajów produktów polega na podejściu projektowym. Jeśli zwykłe złącza są przeznaczone do stosowania w technologii stacjonarnej, złącza mini i micro są przeznaczone do użytku w urządzeniach mobilnych.
Jest to fizyczna wydajność złączy drugiej specyfikacji z serii „mini”, a zatem etykiet złączy Mini USB - tak zwany pinout, na podstawie którego użytkownik wykonuje połączenie kablowe
Dlatego dwa ostatnie gatunki charakteryzują się miniaturową wersją i nieco zmodyfikowanym kształtem łącznika.
Tabela pinout standardowych złączy typu „A” i „B”
| Kontakt | Specyfikacja | Przewód kablowy | Funkcja |
| 1 | Power + | Czerwony (pomarańczowy) | + 5V |
| 2 | Dane - | Biały (złoty) | Dane - |
| 3 | Dane + | Zielony | Dane + |
| 4 | Moc - | Czarny (niebieski) | Ziemia |
Oprócz wydajności złączy mini-A i mini-B, a także złączy micro-A i micro-B, istnieją modyfikacje złączy mini-AB i micro-AB.
Charakterystyczną cechą takich struktur jest wykonanie lutowania przewodów YUSB na 10-stykowym panelu kontaktowym. Jednak w praktyce te złącza są rzadko używane.
Styk interfejsowy Złącza Micro USB i Mini USB typu „A” i „B”
| Kontakt | Specyfikacja | Przewód kablowy | Funkcja |
| 1 | Power + | Czerwony | + 5V |
| 2 | Dane - | Biały | Dane - |
| 3 | Dane + | Zielony | Dane + |
| 4 | Identyfikator | - | Host - urządzenie |
| 5 | Moc - | Czarny | Ziemia |
Struktura technologiczna interfejsów USB 3.x.
Tymczasem ulepszenie sprzętu cyfrowego do 2008 r. Doprowadziło do dezaktualizacji specyfikacji 1.x - 2.0.
Tego typu interfejsy nie pozwalały na podłączenie nowego sprzętu, na przykład zewnętrznych dysków twardych, dzięki czemu zapewniono wyższą szybkość przesyłania danych (większą niż 480 Mb / s).
W związku z tym pojawił się zupełnie inny interfejs, oznaczony specyfikacją 3.0. Opracowanie nowej specyfikacji charakteryzuje się nie tylko zwiększoną prędkością, ale również zwiększonym natężeniem prądu - 900 mA wobec 500 mA dla USB 2/0.
Jest oczywiste, że pojawienie się takich złączy zapewnia obsługę większej liczby urządzeń, z których niektóre mogą być zasilane bezpośrednio z interfejsu uniwersalnej magistrali szeregowej.
Modyfikacja złączy USB 3.0 różnych typów: 1 - wydajność „mini” typu „B”; 2 - standardowy typ produktu „A”; 3 - opracowanie serii „mikro” typu „B”; 4 - standardowy typ „C”
Jak widać na powyższym obrazku, interfejsy trzeciej specyfikacji mają więcej styków roboczych (pinów) niż poprzednia - druga wersja. Jednak trzecia wersja jest w pełni kompatybilna z „dwoma”.
Aby móc przesyłać sygnały z większą prędkością, twórcy projektów trzeciej wersji wyposażono w dodatkowe cztery linie danych i jedną linię przewodu zerowego. Rozszerzone kołki stykowe znajdują się w oddzielnym rzędzie.
Tabela oznaczeń styków złączy trzeciej wersji do okablowania kabla USB
| Kontakt | Wykonanie „A” | Wykonanie „B” | Mikro-b |
| 1 | Power + | Power + | Power + |
| 2 | Dane - | Dane - | Dane - |
| 3 | Dane + | Dane + | Dane + |
| 4 | Ziemia | Ziemia | Identyfikator |
| 5 | StdA_SSTX - | StdA_SSTX - | Ziemia |
| 6 | StdA_SSTX + | StdA_SSTX + | StdA_SSTX - |
| 7 | GND_DRAIN | GND_DRAIN | StdA_SSTX + |
| 8 | StdA_SSRX - | StdA_SSRX - | GND_DRAIN |
| 9 | StdA_SSRX + | StdA_SSRX + | StdA_SSRX - |
| 10 | - | - | StdA_SSRX + |
| 11 | Screening | Screening | Screening |
Tymczasem użycie interfejsu USB 3.0, w szczególności serii „A”, było poważną wadą w planie projektowania. Złącze ma asymetryczny kształt, ale nie wskazuje konkretnie położenia połączenia.
Deweloperzy musieli zmagać się z modernizacją projektu, dzięki czemu w 2013 r. Opcja USB-C pojawiła się do dyspozycji użytkowników.
Ulepszona wersja złącza USB 3.1
Konstrukcja tego typu złącza wymaga powielania przewodów roboczych po obu stronach wtyczki. Również w interfejsie znajduje się kilka linii zapasowych.
Ten typ złącza jest szeroko stosowany w nowoczesnej mobilnej technologii cyfrowej.
Lokalizacja styków (pinów) dla interfejsu typu USB-C, należącego do serii trzeciej specyfikacji złączy, przeznaczonego do komunikacji różnych urządzeń cyfrowych
Warto zauważyć cechy USB Type-C. Na przykład parametry prędkości dla tego interfejsu pokazują poziom - 10 Gbit / s.
Konstrukcja złącza jest wykonana w zwartej konstrukcji i zapewnia symetrię połączenia, umożliwiając podłączenie złącza w dowolnej pozycji.
Tabela wyprowadzeń zgodna ze specyfikacją 3.1 (USB-C)
| Kontakt | Oznaczenie | Funkcja | Kontakt | Oznaczenie | Funkcja |
| A1 | GND | Uziemienie | B1 | GND | Uziemienie |
| A2 | SSTXp1 | Tx + | B2 | SSRXp1 | Rx + |
| A3 | SSTXn1 | Tx - | B3 | SSRXn1 | Rx - |
| A4 | Opona + | Power + | B4 | Opona + | Power + |
| A5 | CC1 | Kanał CFG | B5 | SBU2 | PPD |
| A6 | Dp1 | USB 2.0 | B6 | Dn2 | USB 2.0 |
| A7 | Dn1 | USB 2.0 | B7 | Dp2 | USB 2.0 |
| A8 | SBU1 | PPD | B8 | CC2 | CFG |
| A9 | Opona | Moc | B9 | Opona | Moc |
| A10 | SSRXn2 | Rx - | B10 | SSTXn2 | Tx - |
| A11 | SSRXp2 | Rx + | B11 | SSTXp2 | Tx + |
| A12 | GND | Uziemienie | B12 | GND | Uziemienie |
Następny poziom specyfikacji USB 3.2
Tymczasem proces ulepszania uniwersalnej magistrali szeregowej jest kontynuowany. Na poziomie niekomercyjnym opracowano już następny poziom specyfikacji - 3.2.
Zgodnie z dostępnymi informacjami, charakterystyki prędkości interfejsu USB 3.2 obiecują dwa razy większe parametry, niż może dać poprzedni projekt.
Deweloperom udało się osiągnąć takie parametry, wprowadzając kanały wielopasmowe, przez które odbywa się odpowiednio transmisja o szybkości 5 i 10 Gbit / s.
Podobnie jak Thunderbolt, USB 3.2 wykorzystuje wiele pasów, aby osiągnąć całkowitą przepustowość, zamiast próbować synchronizować i uruchamiać jeden kanał dwukrotnie
Nawiasem mówiąc, należy zauważyć, że kompatybilność interfejsu perspektywicznego z już istniejącym USB-C jest w pełni obsługiwana, ponieważ złącze typu C (jak już wspomniano) jest wyposażone w kontakty zapasowe (piny) zapewniające sygnalizację wielopasmową.
Cechy rozlutowywania kabli na pinach złączy
Nie ma specjalnych niuansów technologicznych lutowania przewodów na podkładkach stykowych złączy. Najważniejsze w tym procesie jest zapewnienie, aby kolor wstępnie izolowanych przewodów kablowych odpowiadał swojemu sworzniu (sworzniu).
Oznaczenie kolorystyczne przewodów wewnątrz zespołu kabli używanych do interfejsów USB. Od góry do dołu pokazano kolorystykę przewodów dla specyfikacji 2.0, 3.0 i 3.1.
Ponadto, jeśli przeprowadzane są modyfikacje okablowania przestarzałych wersji, należy wziąć pod uwagę konfigurację łączników, tak zwanych „ojców” i „matek”.
Dyrygent, zapieczętowany na „ojcu” kontaktu, musi pasować do lutowania na „matce” kontaktu. Weźmy na przykład opcję rozlutowywania kabli na pinach USB 2.0.
Cztery przewody robocze używane w tej wersji są zwykle oznaczone czterema różnymi kolorami:
- czerwony;
- biały;
- zielony;
- czarny.
Odpowiednio, każdy przewodnik jest przylutowany do podkładki kontaktowej oznaczonej specyfikacją złącza o podobnym kolorze. Takie podejście znacznie ułatwia pracę inżyniera elektronika, eliminuje możliwe błędy w procesie lutowania.
Podobna technologia lutowania dotyczy złącz z innych serii. Jedyną różnicą w takich przypadkach jest większa liczba przewodów, które muszą być lutowane. Aby uprościć pracę, wygodnie jest użyć specjalnego narzędzia - niezawodnej lutownicy do lutowania przewodów w domu i striptizerki do usuwania izolacji z końców przewodów.
Niezależnie od konfiguracji złącza, lutowanie przewodnika ekranowego jest zawsze używane. Ten przewodnik jest przylutowany do odpowiedniego styku na złączu, osłona jest tarczą ochronną .
Często zdarzają się przypadki ignorowania ekranu ochronnego, gdy „eksperci” nie widzą sensu w tym odkrywcy. Jednak brak ekranu znacznie zmniejsza charakterystykę kabla USB.
Dlatego nie dziwi fakt, że przy znacznej długości kabla bez ekranu użytkownik otrzymuje problemy w postaci zakłóceń.
Złącze kablowe dwa przewody w ramach organizacji linii zasilającej dla urządzenia dawcy. W praktyce istnieją różne warianty bijatyk oparte na potrzebach technicznych.
Odłącz kabel USB jest dozwolony przez różne opcje, w zależności od konfiguracji linii portów na danym urządzeniu.
Na przykład, aby połączyć jedno urządzenie z innym w celu uzyskania tylko napięcia zasilania (5 V), wystarczy przylutować tylko dwie linie na odpowiednich stykach (stykach).
Wnioski i przydatne wideo na ten temat
Poniższy film pokazuje najważniejsze punkty pinout serii 2.0 i innych złączy, wizualnie wyjaśnia poszczególne szczegóły produkcji procedur lutowania.
Dzięki pełnej informacji o złączach uniwersalnej magistrali szeregowej, zawsze możesz poradzić sobie z problemem technicznym związanym z defektami przewodów. Ponadto informacje te są zdecydowanie przydatne, jeśli chcesz podłączyć dowolne niestandardowe urządzenia cyfrowe.
Czy chcesz uzupełnić powyższy materiał przydatnymi notatkami lub cennymi wskazówkami dotyczącymi samodzielnego okablowania? Napisz komentarze w poniższym bloku, dodaj, jeśli to konieczne, unikalne materiały fotograficzne.
Może masz pytania po przeczytaniu artykułu? Zapytaj ich tutaj - nasi eksperci i kompetentni goście na stronie postarają się wyjaśnić niezrozumiałe chwile.