USB (Universal Serial Bus - «универсальная последовательная шина») - последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств. Для подключения используется 4-х проводный кабель, при этом два провода используются для приёма и передачи данных, а 2 провода - для питания периферийного устройства. Благодаря встроенным линиям питания USB позволяет подключать периферийные устройства без собственного источника питания.

Основные сведения о USB

Кабель USB состоит из 4 медных проводников - 2 проводника питания и 2 проводника данных в витой паре, и заземленной оплётки (экрана). Кабели USB имеют физически разные наконечники «к устройству» и «к хосту». Возможна реализация USB устройства без кабеля, со встроенным в корпус наконечником «к хосту». Возможно и неразъёмное встраивание кабеля в устройство (например, USB-клавиатура, Web-камера, USB-мышь) , хотя стандарт запрещает это для устройств full и high speed.

Шина USB строго ориентирована, т. е. имеет понятие «главное устройство» (хост, он же USB контроллер, обычно встроен в микросхему южного моста на материнской плате) и «периферийные устройства».

Устройства могут получать питание +5 В от шины, но могут и требовать внешний источник питания. Поддерживается и дежурный режим для устройств и разветвителей по команде с шины со снятием основного питания при сохранении дежурного питания и включением по команде с шины.

USB поддерживает «горячее» подключение и отключение устройств . Это возможно благодаря увеличения длинны проводника заземляющего контакта по отношению к сигнальным. При подключении разъёма USB первыми замыкаются заземляющие контакты , потенциалы корпусов двух устройств становятся равны и дальнейшее соединение сигнальных проводников не приводит к перенапряжениям, даже если устройства питаются от разных фаз силовой трёхфазной сети.

На логическом уровне устройство USB поддерживает транзакции приема и передачи данных. Каждый пакет каждой транзакции содержит в себе номер оконечной точки (endpoint) на устройстве. При подключении устройства драйверы в ядре ОС читают с устройства список оконечных точек и создают управляющие структуры данных для общения с каждой оконечной точкой устройства. Совокупность оконечной точки и структур данных в ядре ОС называется каналом (pipe) .

Оконечные точки , а значит, и каналы, относятся к одному из 4 классов:

• поточный (bulk),
• управляющий (control),
• изохронный (isoch),
• прерывание (interrupt).

Низкоскоростные устройства, такие, как мышь, не могут иметь изохронные и поточные каналы .

Управляющий канал предназначен для обмена с устройством короткими пакетами «вопрос-ответ». Любое устройство имеет управляющий канал 0, который позволяет программному обеспечению ОС прочитать краткую информацию об устройстве, в том числе коды производителя и модели, используемые для выбора драйвера, и список других оконечных точек.

Канал прерывания позволяет доставлять короткие пакеты и в том, и в другом направлении, без получения на них ответа/подтверждения, но с гарантией времени доставки - пакет будет доставлен не позже, чем через N миллисекунд. Например, используется в устройствах ввода (клавиатуры, мыши или джойстики).

Изохронный канал позволяет доставлять пакеты без гарантии доставки и без ответов/подтверждений, но с гарантированной скоростью доставки в N пакетов на один период шины (1 КГц у low и full speed, 8 КГц у high speed). Используется для передачи аудио- и видеоинформации.

Поточный канал дает гарантию доставки каждого пакета, поддерживает автоматическую приостановку передачи данных по нежеланию устройства (переполнение или опустошение буфера), но не дает гарантий скорости и задержки доставки. Используется, например, в принтерах и сканерах.

Время шины делится на периоды, в начале периода контроллер передает всей шине пакет «начало периода». Далее в течение периода передаются пакеты прерываний, потом изохронные в требуемом количестве, в оставшееся время в периоде передаются управляющие пакеты и в последнюю очередь поточные.

Активной стороной шины всегда является контроллер, передача пакета данных от устройства к контроллеру реализована как короткий вопрос контроллера и длинный, содержащий данные, ответ устройства. Расписание движения пакетов для каждого периода шины создается совместным усилием аппаратуры контроллера и ПО драйвера, для этого многие контроллеры используют Прямой доступ к памяти DMA (Direct Memory Access ) - режим обмена данными между устройствами или же между устройством и основной памятью, без участия Центрального Процессора (ЦП). В результате скорость передачи увеличивается, так как данные не пересылаются в ЦП и обратно.

Размер пакета для оконечной точки есть вшитая в таблицу оконечных точек устройства константа, изменению не подлежит. Он выбирается разработчиком устройства из числа тех, что поддерживаются стандартом USB.

Технические характеристики USB

Возможности, достоинства и недостантки USB:

• Высокая скорость обмена (full-speed signaling bit rate) - 12 Мб/с;
• Максимальная длина кабеля для высокой скорости обмена - 5 м;
• Низкая скорость обмена (low-speed signaling bit rate) - 1.5 Мб/с;
• Максимальная длина кабеля для низкой скорости обмена - 3 м;
• Максимум подключенных устройств (включая размножители) - 127;
• Возможно подключение устройств с различными скоростями обмена;
• Не нужно устанавливать дополнительных элементов, таких как терминаторы;
• Напряжение питания для периферийных устройств - 5 В;
• Максимальный ток потребления на одно устройство - 500 mA.

Сигналы USB передаются по двум проводам экранированного 4-хпроводного кабеля.

Распайка разъема USB 1.0 и USB 2.0

Тип А		Тип В
Вилка (на кабеле)	Розетка (на компьютере)	Вилка (на кабеле)	Розетка (на периферийном устройстве)

Названия и функциональные назначения выводов USB 1.0 и USB 2.0

Data (передача данных) 4 GND Ground (корпус)

Недостатки USB 2.0

Хоть максимальная скорость передачи данных USB 2.0 составляет 480 Мбит/с (60 Мбайт/с), в реальной жизни достичь таких скоростей нереально (~33,5 Мбайт/сек на практике). Это объясняется большими задержками шины USB между запросом на передачу данных и собственно началом передачи. Например, шина FireWire , хотя и обладает меньшей пиковой пропускной способностью 400 Мбит/с, что на 80 Мбит/с (10 Мбайт/с) меньше, чем у USB 2.0, в реальности позволяет обеспечить бо́льшую пропускную способность для обмена данными с жёсткими дисками и другими устройствами хранения информации. В связи с этим разнообразные мобильные накопители уже давно «упираются» в недостаточную практическую пропускную способность USB 2.0.

UBS разъёмы – это наиболее распространённые виды коннекторов, которые применяются для подключения между собой различных видов цифровых электронных устройств.

Уверены — у каждого в доме есть немало кабелей с такими коннекторами, потому что они применяются для подключения периферийных устройств к компьютеру: мышки, джойстики, принтеры, сканеры, внешние жёсткие диски и многое другое.

Вконтакте

Также при покупке мобильного телефона, вы получаете в комплекте с ним соединители для подключения гаджета к компьютеру и зарядному устройству.

Понятие распиновки

Иногда случается так, что из-за поломки разъёма или обрыва кабеля перестаёт работать зарядное устройство для телефона или что-нибудь, подключенное к компьютеру. Это для человека, не владеющего навыком работать паяльником , – неприятный сюрприз и проблема.

Но, для человека, знакомого с основами электроники и умеющего паять, задача решается просто – припаивается новый коннектор или перепаивается старый, и наши любимые устройства снова функционируют.

Однако, прежде чем приступать к ремонту, необходимо знать распиновку usb разъёма – расположение проводов по цветам по отношению к контактам коннектора. Неправильная распайка приведёт к выходу из строя соединяемых гаджетов.

Общие сведения о USB разъемах

USB (универсальная последовательная шина) – стандарт передачи данных, который разработан в 1994 году для организации интерфейса между компьютером и периферийными устройствами.

Сейчас он используется как для передачи данных между цифровыми устройствами, так и для зарядки аккумуляторов пассивного устройства от активного, так называемого «хоста». Примером может служить зарядка телефона от компьютера.

Разъемы подразделяются на три типа:

Первый тип — usb 1.1

Был разработан одним из первых для расширения функциональных возможностей компьютера и давал возможность подключения к компьютеру дополнительных устройств, в том числе мобильных телефонов для передачи речи в цифровом виде.

Ввиду того, что скорость передачи данных была низкой, ему на смену пришёл usb 2.0. В настоящее время usb 1.1 считается устаревшим и практически не применяется.

Второй тип — usb 2.0

Наиболее распространённый на данный момент и широко используется. Большинство электронных устройств, продаваемых в магазинах электроники, имеют usb 2.0 коннекторы, несмотря на то, что они уже не совсем удовлетворяют современным требованиям по скорости передачи. В частности, винчестеры умеют считывать информацию со скоростью в 3-4 раза большей, чем скорость, которую обеспечивает данный тип устройств. Однако, они остаются распространёнными ввиду того, что для работы мышек, клавиатуры и других устройств эта скорость вполне подходит.

Третий тип — usb 3.0

Является новым поколением устройств, скорость передачи которых удовлетворяет самым скоростным винчестерам и обеспечивается запас скорости на будущее. Коннекторы данного типа специально обозначаются синим цветом.

Все коннекторы рассмотренных типов имеют конструктивные различия , которые можно определить по обозначению:

Буквы F и M в маркировке usb коннекторов означают:

• F (female) – коннектор типа «гнездо» (мама);
• М (male) – коннектор типа «штекер» (папа).

Для подключения к портативным и мобильным устройствам разработаны mini — usb, а позднее — micro — usb .

Коннекторы типа mini-AB и micro-AB служат в качестве переходных для соединения mini A и mini B, micro-A и micro-В друг с другом.

Распиновка разъёмов

Распайка usb 2.0 разъёма такова:

• Красный провод припаивается к контакту 1 разъёма: подаётся питание +5В;
• Белый провод – к контакту 2: информационный (D -);
• Зелёный провод – к контакту 3: информационный (D +);
• Чёрный провод – к контакту 4: общий.

Кабели мини и микро usb имеют пять проводов разных цветов и пятиконтактный разъём. Отличие распайки таких микро разъёмов от распайки usb 2.0 разъёма заключается в следующем:

• распайка первых трёх контактов – аналогично usb 2.0;
• сиреневый провод идёт к контакту 4 – это ID ; в разъёмах А – не используется, в разъёмах В – соединяется с корпусом;
• чёрный провод идёт к контакту 5 – общий.

Распайка usb 3.0 разъёма производится следующим образом:

• распайка первых 4-х контактов идентична распайке usb 2.0 разъёма;
• синий провод подходит к контакту 5 – передача информации со знаком плюс;
• жёлтый провод – к контакту 6 – передача информации со знаком минус;
• дополнительный корпус – к контакту 7;
• фиолетовый провод – к контакту 8 – передача информации со знаком минус;
• оранжевый провод – к контакту 9 – передача информации со знаком плюс.

Микро и мини usb для мобильных телефонов

Все современные мобильные телефоны заряжаются через мини и микроконнекторы от собственного зарядного устройства . Распиновка мини и микроконнекторов рассматривалась нами выше.

Теперь поговорим о том, почему случается так, что вроде бы зарядное устройство по своим параметрам (напряжению и току зарядки) подходит, и разъём от вашего телефона хорошо стыкуется к нему, однако зарядное устройство не «родное» – и зарядка не идёт. Почему?

Дело в некоторых отличиях распиновки мини и микроразъёмов телефонов, вставляемых в зарядное устройство.

К примеру, такие гаджеты, как HTC , Philips , Samsung , а также Nokia и LG признают зарядное устройство за свое, если 2 и 3 контакт в разъёме закорочены . Соединив эти контакты в коннекторе AF устройства зарядки, вполне можно пользоваться им для зарядки данных видов телефонов.

Аппараты фирмы Motorola «потребуют» установки резистора, номиналом 200 килоОм между 4 и 5 контактами. Без него аппарат заряжается очень медленно .

Резюмируя сказанное, можно сделать заключение, что при ремонте кабелей к вашим любимым гаджетам, важно знать распиновку разъёмов, чтобы правильно распаять кабельные провода, и тогда ваши электронные «друзья» будут служить вам долго.

Технологический процесс не стоит на месте. Современные модели разнообразных цифровых устройств разительно отличаются от своих более старых собратьев. Изменился не только их внешний вид и внутреннее оснащение, но и способы подсоединения к компьютерам и зарядным устройствам. Если еще лет 5-7 назад многие телефоны и даже фотоаппараты не имели такой возможности. Но на данный момент абсолютно каждый цифровой прибор может быть подключен к персональному компьютеру или ноутбуку. Телефон, проигрыватель, смартфон, планшет, видеокамера, плеер или фотоаппарат - все они оснащены разъемами, которые позволяют подсоединить их к другим устройствам.

Но, как легко заметить, разъем разъему рознь. И купленный вместе с телефоном шнур почему-то нельзя использовать совместно с вашим любимым плеером. В итоге пучок кабелей копится, вы постоянно в них путаетесь и никак не можете понять, почему нельзя было сделать так, чтобы один провод подходил для подключения всех устройств. Но, как известно, так не бывает. Хотя сейчас появился более или менее стандартный разъем, по крайней мере, для смартфонов, телефонов и планшетов. И имя ему - micro-USB. Что это за чудо и как оно работает, мы расскажем ниже.

Микро USB-разъем: что это такое?

Два самых популярных в последнее время разъема - это mini и micro-USB. Названия их говорят сами за себя. Это более маленькие и практичные разработки, которые используются на малогабаритных цифровых устройствах для экономии места и, возможно, для более изящного внешнего вида. Например, разъем микро-USB для планшета почти в 4 раза меньше, чем стандартный USB 2.0., а учитывая, что и само устройство в разы меньше персонального компьютера или даже ноутбука, такой вариант просто идеален. Но есть здесь и свои нюансы. Например, из большего никогда нельзя сделать меньшее, поэтому микро-USB разъемы нельзя будет заменить даже на mini-USB. Хотя в некоторых случаях обратный процесс допустим. Да и замена микро-USB своими руками вряд ли закончится чем-то хорошим. Уж больно ювелирная это работа. Кроме того, под словом “micro” кроется сразу несколько видов разъемов, и об этом нужно помнить. Особенно если вы пытаетесь купить новый провод. Микро-USB вашего планшета может оказаться несовместимым с разъемом на конце кабеля, который вы приобрели.

Разновидности

Микро-USB разъемы могут быть двух абсолютно разных типов. У них разные сферы применения и, соответственно, выглядят они по-разному. Первый вид называется micro-USB 2.0. тип В - он используется в устройствах по умолчанию и является внегласным стандартом для последних моделей смартфонов и планшетов, из-за этого он очень распространен и почти у каждого человека дома есть хотя бы один кабель микро-USB 2.0. типа В.

Второй вид - micro-USB 3.0 - данные разъемы на планшетах не устанавливаются, но могут встречаться на смартфонах и телефонах некоторых марок. Чаще всего их применяют для оснащения внешних жестких накопителей.

Преимущества

Основными достоинствами, которыми обладают микро-USB разъемы для планшетов, можно считать повышенную плотность и надежность крепления штекера. Но этот факт далеко не исключает возможности неполадок именно с этими компонентами. Чаще всего причиной поломки становится неаккуратность самих владельцев цифровых устройств. Резкие движения, падения планшетов и телефонов на пол или даже асфальт, особенно на ту сторону, где расположен сам разъем, попытки подправить что-то своими руками без соответствующих знаний - вот основные причины, из-за которых даже самые прочные части USB-портов выходят из строя. Но бывает, что это происходит из-за износа устройства, неправильной эксплуатации или заводского брака.

Чаще всего причиной нарушения работы становятся либо сами микро-USB разъемы, либо соседствующие и подсоединенные с ними в цепь детали. Для любого опытного мастера его замена - минутное дело, но в домашних условиях с этим сможет справиться далеко не каждый. Если же вас все-таки интересует, как можно самостоятельно починить разъем микро-USB, распиновка (или, иными словами, распайка) - процесс не самый долгий и сложный, если подойти к нему с умом и предварительным чтением соответствующей информации. Несколько советов будет приведено ниже.

Разъем микро-USB: распиновка

Как известно, с обычными портами и разъемами всё просто — вам нужно всего лишь взять изображение лицевой части их коннектора, но в зеркальном отображении, и спаять. С USB mini- и micro-видов все немного иначе. Их разъемы содержат по 5 контактов, но на разъемах типа В контакт под номером 4 не используется, а на типе А он замкнут с GND, который и занимает пятое место.

Функции «ножек» разъема micro-USB

Так как большинство современных планшетов имеют микро-USB, служащий не только для зарядки, но и для синхронизации, из-за более частого использования разъема проблемы с ним возникают чаще.

Итак, как было сказано выше, обычный микро-USB разъем имеет пять «ног». Одна плюсовая, на пять вольт, а одна минусовая. Находятся они на разных сторонах разъема и, соответственно, меньше страдают при отрыве от материнской платы. Лишь одна "нога" разъема, которая чаще других вырывается с контактной площадки, больше подвергается износу. Находится она ближе к минусовой "ноге". Если этот контакт поврежден, то зарядка устройства невозможна. То есть система может видеть блок питания, но процесс зарядки совершаться не будет.

Оставшиеся две "ножки" отвечают за синхронизацию, то есть за возможность выгружать и загружать фотографии, музыку и т.д. Они выполняют это одновременно, поэтому отрыв одной повлечет за собой прекращение работы второй.

Зная функции «ножек», вы сможете определить, из-за отхождения контактов которых у вас начались проблемы и какие из них вам нужно будет спаять, чтобы вернуть ваш планшет «в строй».

Последствия неправильной замены разъема

Некорректно припаяв микро-USB, владельцы чаще всего сталкиваются со следующими проблемами:

1. Короткие замыкания блока питания, если они припаялиперевернутый тип.
2. Планшет определяет зарядный шнур, но аккумулятор (АКБ) незаряжает.
3. Аккумулятор планшета прекрасно заряжается, но при этом несинхронизируется с ноутбуком или компьютером.
4. Планшет работает исправно, но иногда"напоминает", что вам следовало бы отнести его в мастерскую, ане паять самостоятельно (например, зарядка начинается не сразу послевключения или же иногда шнур нужно вытащить и вставить снова несколько разперед тем, как начинается зарядка).

Будущее микро-USB

Так как это одни из самых популярных на сегодняшний день портов, то, если вы научитесь менять их однажды, этот навык будет выручать вас в будущем очень часто. И пускай их не приняли за «золотой стандарт» при разработке телефонов и других цифровых устройств. И нам по-прежнему приходится иметь целую коллекцию проводов специально для ноутбука Acer, для телефона от Samsung, для iPad от Apple и фотоаппарата Nikon, но активное использование микро-разъемов дает надежду, то скоро вместо «букета» у нас на полочке будет лежать один кабель микро-USB, подходящий хотя бы к 90% техники в доме.

Какие бывают разъемы и штекеры USB

В связи с тем, что разъемов USB существует достаточно много, часто происходит путаница между ними. Порой, после покупки кабеля наступает волна разочарования, ведь может оказаться, что штекер купленного провода не подходит к устройству. Поэтому данной статье я постараюсь рассказать, какие виды разъемы бывают у USB-шнуров.

Несмотря на то, что информации по этой теме в Интернете полно, обычно она затрагивает вопросы разработки, дает даты утверждения и введения в эксплуатацию, особенности конструкции и распайку контактов. В общем, приводится больше справочная информация, которая для конечного потребителя обычно не представляет особого интереса. Я же постараюсь рассмотреть разъемы с бытовой точки зрения - где они используются, их преимущества и недостатки, отличия и особенности.

Версии USB. Чем отличается USB 2.0 от USB 3.0

Для начала кратко общие сведения.USB-устройства бывают версий трех версий - 1.1, 2.0 и 3.0. Первая уже почти не используется, так как обеспечивает слишком низкую скорость передачи данных (12 Мбит - примерно 1,2 Мбайт/с) и может применяться исключительно для совместимости с привередливым железками. Вторая версия сейчас занимает господствующее положение. Большинство устройств, продающихся в магазинах и используемых в настоящее время, имеют поддержку второй версии. Она обеспечивает пропускную способность 480 Мбит/с, то есть скорость копирования теоретически должна быть на уровне 48 Мбайт/с. Однако из-за конструктивных особенностей и не совсем идеальной реализации на практике скорость редко превышает 30-33 Мбайт/с. Большинство внешних винчестеров умеют читать со скоростью в 3-4 раза больше. То есть этот разъем является узким горлышком, тормозящим работу современных накопителей. Для мышек, клавиатур и т. п. скорость роли не играет.

Третья версия раскрашена в синий цвет, означающий принадлежность к последнему поколению. Пропускная способность равна 5 Гбит/с, что может дать 500 Мбайт/с. Современные винчестеры имеют скорость около 150-170 Мбайт/с, то есть, третья версия USB сможет обеспечить большой запас по скорости на ближайшие годы.

Совместимость разных версий USB.

Несколько слов про совместимость. Версии 1.1 и 2.0 конструктивно полностью совместимы между собой. Если одна из соединяемых сторон - старой версии, то работа будет вестись на пониженной скорости, а операционная система выведет сообщение “Устройство может работать быстрее”, которое означает, что имеется быстрый порт USB 2.0 в компьютере, а устройство, которое в него втыкается, медленное - версии 1.1.

А вот с совместимостью USB версий 2.0 и 3.0 не все так однозначно. Любое устройство или шнур USB 2.0 можно подключить к синему порту третьей версии. А вот наоборот сделать не получится. Современные кабели и устройства с USB 3.0 отличаются от привычных разъемов дополнительными контактами, позволяющими увеличить пропускную способность интерфейса, поэтому подключить их в старый порт не получится (исключение составляет только тип A).

Питание USB

В любом USB разъеме подается напряжение 5 Вольт, а ток не может превышать 0,5 Ампера (для USB 3.0 - 0,9 Ампера). На практике это означает, что максимальная мощность подключаемого устройства может быть не более 2,5 Ватт (4,5 для USB 3.0). Поэтому при подключении маломощных и портативных устройств - плееров, телефонов, флэшек и карт памяти - проблем не будет. А вот вся крупногабаритная и массивная техника имеет внешнее питание от сети.

А теперь перейдем к видам разъемов. Рассматривать совсем экзотические варианты я не буду, а лишь расскажу о самых ходовых и частоупотребляемых штекерах. В скобках будет указана принадлежность в определенной версии USB.

USB тип A (USB 2.0)

Это самый распространенный и самый узнаваемый разъем из ныне существующих.Большинство устройств, подключаемых по USB, имеют именно его. Мышки, флэшки, клавиатуры, камеры и многое другое - все они оснащены USB типа A, который берет свое начало еще в 90-х. Одним из самых главных преимуществ данного порта является надежность. Он может пережить достаточно большое количество подключений, не разваливается и действительно по достоинству заслужил стать самым распространенным средством подключения всего, чего только можно. Несмотря на прямоугольную форму, обратной стороной его не воткнуть,присутствует “защита от дурака”. Однако для портативных устройств он не подходит, так как имеет достаточно большие габариты, что в конце концов привело к появлению модификаций меньших размеров.

USB тип B (USB 2.0)

Второй тип USB - снискал гораздо меньшую славу, нежели сородич. В отличие от штекеров типа А, имеющих прямоугольную форму, все модификации типа B (в том числе и Mini и Micro - см. ниже) обычно имеют или квадратную, или трапециевидную форму. Обычный, полноразмерный тип B - единственный представитель, имеющий квадратную форму. По размерам он достаточно большой и по этой причине применяется в различной периферии и крупногабаритных стационарных устройствах - принтерах, сканерах, иногда ADSL-модемах. Что интересно, производители принтеров редко комплектуют таким кабелем свои изделия, поэтому шнур к печатающему устройству или МФУ приходится приобретать отдельно.

Mini USB Тип B (USB 2.0)

Появление огромного количества миниатюрных устройств привело к появлению крошечных разъемов USB. А по истине массовым Mini USB тип B стал с появлением переносных винчестеров, в которых он широко применяется. Разъем имеет пять контактов, а не 4 как у “взрослых штекеров”, правда один из них не используется. К сожалению, миниатюризация негативно сказалась на надежности. Несмотря на большой ресурс, через некоторое время Mini USB расшатывается и начинает болтаться, хотя из порта не вываливается. В настоящее время продолжает активно использоваться в плеерах, портативных винчестерах, кардридерах и другой технике небольших габаритов. Интересно, что вторая модификация (тип A) почти не применяется, вы с трудом найдете такой шнур в продаже. Постепенно начинает вытесняться более совершенной модификацией Micro USB.

Micro USB тип B (USB 2.0)

Доработанный вариант предыдущего разъема. Имеет совсем миниатюрные размеры, вследствие чего применяется производителями в современной технике, которая отличается небольшой толщиной. Кроме того, улучшено крепление, штекер сидит очень плотно и не вываливается. В 2011 году данный разъем был утвержден как единый стандарт для зарядки для телефонов, смартфонов, планшетов, плееров и другой портативной электроники. Поэтому, имея у себя всего один шнур, можно прокормить весь “электронный зоопарк”. Стандарт продолжает набирать обороты, можно надеяться, что через год-другой почти все новые устройства будут оснащены единым разъемом. Как и в предыдущем случае, тип А почти не применяется.

USB тип A (USB 3.0)

Новый стандарт USB, имеющий значительно более высокую пропускную способность. Появление дополнительных контактов привело к изменению внешнего вида почти всех USB-штекеров 3.0. Несмотря на это, тип A внешне остался неизменным, лишь синий цвет сердцевины выдает в нем новичка. Это означает, что сохранена обратная совместимость. Устройство USB 3.0 можно подключить в старый порт USB 2.0 и наоборот. В этом главное отличие от остальных разъемов USB 3.0. Такие порты можно встретить в современных компьютерах или ноутбуках.

USB тип B (USB 3.0)

По аналогии с предыдущей версией данный тип используется в средней и крупной периферии и устройства, требующих высокой производительности - NAS, стационарных жестких дисках. Разъем сильно модифицирован и подключить его к USB 2.0 не выйдет. В продаже такие шнуры тоже встретишь не часто (в противоположность предыдущему). Воткнуть такой разъем в USB 2.0 тип B уже не выйдет - верхняя часть будет мешать.

Micro USB (USB 3.0)

Этот разъем продолжатель традиций “классического” Micro USB. Он обладает теми же качествами - компактность, надежность, хорошее соединение, но при этом имеет и высокую скорость передачи данных. Поэтому используется в основном в новых внешних сверхскоростных жестких дисках и SSD. Становится все более популярным, поэтому чтобы не носить с внешним винчестером и провод, можно купить дополнительный кабель в любом магазине. Основная часть разъема полностью копирует Micro USB второй ревизии

Главное не перепутать - отличие Micro USB и Mini USB.

Главная путаница, возникающая у пользователей, происходит между Mini USB и Micro USB, которые действительно немного похожи. Первый имеет чуть большие размеры, а второй специальные защелки на задней стороне. Именно по защелкам вы всегда можете отличить эти два разъема. В остальном они идентичны. А поскольку устройств и с тем, и с другим очень много, лучше иметь оба кабеля - тогда с подключением любой современной портативной техники проблем не будет.

Слева Mini USB, справа Micro USB.
Mini USB значительно толще, что не позволяет использовать
его в компактных тонких устройствах.
Micro USB легко узнать по двум зазубринкам,
крепко держащих штекер при подключении.

Три брата одного семейства.
Mini USB и Micro USB значительно тоньше обычного.
С другой стороны "крохи" проигрывают
в надежности старшему товарищу.

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.

1. 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).

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.

1. 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.

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:

Заметим, что такие конвекторы совместимы только между ранними модификациями.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Кабели USB имеют разные физические наконечники. Это зависит от того, к какому устройству оно подключаются. Существуют подключения к самому устройству и к хосту. Причем USB может быть с кабелем, так и без него. Возможен и такой вариант: кабель встраивается в само устройство. Кабель необходим для того, чтобы формировать интерфейс между устройством и хостом.

Но через некоторое время разработчики такого интерфейса компьютера, как USB, все равно имел маленькую скорость для того, чтобы использовать внешние жесткие диски и другие устройства, скорость которых была намного большая. Поэтому создателям USB пришлось изменить устройство так, что получилась новая модель. Теперь скорость третьего типа USB стала быстрей в десять раз. Конечно же, это отразилось и на зарядке.

Общие сведения об USB

Кабель USB состоит из четырех проводников, выполненных из меди. Это два проводника, предназначенных для питания, а еще остальные проводники в витой паре. В этот комплект еще входит и заземленная оплетка.

Рассмотрим теперь немного хост. В его качестве выступает специальный контролер, который запрограммирован и управляем. Его задача: обеспечивать деятельность интерфейса. Кстати, контролер чаще всего можно найти в микросхеме. Для соединения контролера с другими устройствами необходим концентратор.

А вот чтобы уже подключить внешние устройства к концентратору, используются порты, на конце которых и находятся разъемы. Кабели помогают USB устройствам подключаться к разъемам. Питание устройства может быть разным: от шины или внешний какой-то источник питания.

Для начала запуска достаточно всего лишь несколько минут и можно включаться в работу. Сначала сигнал о начале работы поступает на кабельный концентратор , который и сообщает дальше, что оборудование к работе готово.

Но стоит помнить одно правило. Всегда, когда начинаете выполнять распиновку устройства, сначала определите то, какова распиновка на вашем кабеле. Разъем юсб помогать подсоединить все внешние устройства к вашему компьютеру. Этот современный способ подключения заменяет все те способы, которые были ранее. Такой разъем дает дополнительные возможности : при работе компьютерного оборудования любые устройства могут быть подключены и сразу включаться в работу. Может он влиять и на работу зарядки.

Спецификация USB

Существовали первые предварительные версии USB, которые стали выпускаться еще в ноябре 1994 года. Так продолжалось в течение года. И после этого стали выходить уже новые модели USB , которые используются и до сих пор.

На сегодняшний день можно говорить о следующих моделях:

1. USB 1.0. Эта модель выпущена в январе 1996 года.
2. USB 1.1. Эта спецификация была выпущена в сентябре 1998 года.
3. USB 2.0. Эта модель была выпущена в 2000 году.

Технические характеристики каждой модели

Первая модель - USB 1.0. В такой спецификации выделяют два режима работы:

1. С низкой пропускной способностью.
2. С высокой пропускной способностью.

Максимальная кабельная длина допускается в этой модели для первого рабочего режима – три метра, а для второго рабочего состояния достигает пяти метров. Если пожелаете подключить несколько устройств, то их можно подключить до 127.

Технические характеристики модели USB 1.1 соответствуют первой, но вот только все проблемы и ошибки, которые возникли во время ее использования, были исправлены. Кстати, это первая модель, которая получила широкую популярность и быстро распространилась.

Третья модель – это USB 2.0. Для него есть три режима работы, где могут быть задействованы и мыши, и джойстик, и геймпады, и клавиатура, а также видеоустройства и такие устройства, которые хранят информацию.

Кабели и разъемы USB

В настоящее время в компьютерном мире произошло много разных изменений. Например, появился уже новый интерфейс с модификацией USB 3.0, скорость его в десять раз сильнее предыдущей модели. Но есть и другие виды разъемов , известные как микро- и мини- юсб. Их, кстати, можно встретить в настоящее время, например, в планшетах, телефонах, смартфонах и в другой самой разнообразной компьютерной продукции.

Каждая такая шина, конечно же, имеет еще и собственную распайку или распиновку. Она необходима для того, чтобы потом изготовить переходник в домашних условиях, позволяющий переходить с одного вида разъема на другой вид. Но для этого необходимы знания. Например, определенные знания о том, как располагаются проводники. Например, можно так сделать зарядку для любого телефона. Если такую работу с разъемами выполнить неверно, то тогда и само устройство будет поврежденным.

Есть отличие и в конструкции мини и макроустройствах. Так, теперь контактов уже у них пять. А в устройстве USB 2.0 можно насчитать девять контактов. Поэтому и распайка разъемов usb в такой модели будет проходить немного по-другому. Такая же распиновка usb разъемов будет и в модификации 3.0.

Распайка будет происходить по следующей схеме: сначала проводник красного цвета, который отвечает за подачу напряжения тока, который питает. Затем следует проводник белого и зеленого окраса, задача которых передавать информацию. Потом стоит перейти к проводнику черного цвета, который принимает подачу нуля напряжения, которое подается.

В конструкции USB 3.0 провода располагаются совсем по–другому. Первые четыре из них похожи по своему разъему на устройство модели 2.0. Но, уже начиная с пятого проводника, разъемы начинают различаться. Синий, пятый, проводок передает ту информацию, которая имеет отрицательное значение. Желтый проводник передает положительную информацию.

Можно проводить распиновку устройство еще и по цветам, которые подходят для разъемов всех устройств. Преимущества таких разъемов заключается в том, что при их использовании не нужно делать перезагрузку компьютера или даже пытаться как-то вручную установить все необходимые драйвера.