USB (Bus seriale universale- "bus seriale universale") - un'interfaccia di trasferimento dati seriale per dispositivi periferici a media e bassa velocità. Per il collegamento viene utilizzato un cavo a 4 fili, con due fili utilizzati per ricevere e trasmettere dati e 2 fili per alimentare il dispositivo periferico. Grazie al built-in Linee elettriche USB consente di collegare periferiche senza alimentazione propria.

Nozioni di base sull'USB

cavo USBè costituito da 4 conduttori in rame: 2 conduttori di potenza e 2 conduttori dati in doppino intrecciato e una treccia con messa a terra (schermo).Cavi USB avere suggerimenti fisicamente diversi “al dispositivo” e “all’host”. È possibile implementare un dispositivo USB senza cavo, con una punta “to-host” integrata nell'alloggiamento. È anche possibile integrare in modo permanente il cavo nel dispositivo(ad esempio, tastiera USB, fotocamera Web, mouse USB), sebbene lo standard lo proibisca per i dispositivi a piena velocità e ad alta velocità.

Bus USB strettamente orientato, ovvero ha il concetto di “dispositivo principale” (host, noto anche come controller USB, solitamente integrato nel chip South Bridge sulla scheda madre) e di “dispositivi periferici”.

I dispositivi possono ricevere alimentazione a +5 V dal bus, ma potrebbero anche richiedere un'alimentazione esterna. È inoltre supportata una modalità standby per dispositivi e splitter su comando dal bus, rimuovendo l'alimentazione principale mantenendo l'alimentazione in standby e accendendola su comando dal bus.

Supporti USBCollegamento e scollegamento a caldo dei dispositivi. Ciò è possibile grazie all'aumento della lunghezza del conduttore del contatto di terra rispetto a quelli del segnale. Quando connesso connettore USB sono i primi a chiudere contatti di terra, i potenziali delle custodie dei due dispositivi diventano uguali e l'ulteriore collegamento dei conduttori di segnale non porta a sovratensioni, anche se i dispositivi sono alimentati da fasi diverse di una rete di alimentazione trifase.

A livello logico, un dispositivo USB supporta le transazioni di trasferimento e ricezione dei dati. Ogni pacchetto di ciascuna transazione contiene un numero punto finale sul dispositivo. Quando un dispositivo è connesso, i driver nel kernel del sistema operativo leggono un elenco di endpoint dal dispositivo e creano strutture di dati di controllo per comunicare con ciascun endpoint sul dispositivo. Viene chiamata la raccolta di endpoint e strutture dati nel kernel del sistema operativo tubo.

Endpoint, e quindi i canali, appartengono a una delle 4 classi:

• continuo (in massa),
• manager (controllo),
• isocrono (isoch),
• interrompere.

I dispositivi a bassa velocità come un mouse non possono avere canali isocroni e di flusso.

Canale di controllo progettato per lo scambio di brevi pacchetti di domande-risposte con il dispositivo. Qualsiasi dispositivo ha il canale di controllo 0, che consente al software del sistema operativo di leggere brevi informazioni sul dispositivo, inclusi produttore e codici modello utilizzati per selezionare un driver e un elenco di altri endpoint.

Canale di interruzione ti consente di consegnare pacchetti brevi in ​​entrambe le direzioni, senza ricevere una risposta/conferma, ma con la garanzia dei tempi di consegna: il pacchetto verrà consegnato entro N millisecondi. Ad esempio, utilizzato nei dispositivi di input (tastiere, mouse o joystick).

Canale isocrono consente di consegnare pacchetti senza garanzia di consegna e senza risposte/conferme, ma con una velocità di consegna garantita di N pacchetti per periodo di bus (1 KHz per bassa e massima velocità, 8 KHz per alta velocità). Utilizzato per trasmettere informazioni audio e video.

Canale di flusso fornisce una garanzia di consegna di ciascun pacchetto, supporta la sospensione automatica della trasmissione dei dati a causa della riluttanza del dispositivo (buffer overflow o underrun), ma non garantisce velocità e ritardo di consegna. Utilizzato, ad esempio, in stampanti e scanner.

Orario dell'autobusè suddiviso in periodi, all'inizio del periodo il controllore trasmette il pacchetto “inizio periodo” all'intero bus. Poi durante il periodo vengono trasmessi i pacchetti di interrupt, poi quelli isocroni nella quantità richiesta; per il restante tempo del periodo vengono trasmessi i pacchetti di controllo e infine i pacchetti di stream.

Lato attivo dell'autobusè sempre il titolare del trattamento, il trasferimento di un pacchetto di dati dal dispositivo al titolare del trattamento avviene come una breve domanda da parte del titolare del trattamento e una lunga risposta del dispositivo contenente i dati. Il programma di movimento dei pacchetti per ciascun periodo del bus viene creato congiuntamente dall'hardware del controller e dal software del driver; per questo vengono utilizzati molti controller DMA ad accesso diretto alla memoria (Accesso diretto alla memoria) - modalità di scambio di dati tra dispositivi o tra il dispositivo e la memoria principale, senza la partecipazione del processore centrale (PROCESSORE). Di conseguenza, la velocità di trasferimento aumenta poiché i dati non vengono inviati avanti e indietro alla CPU.

La dimensione del pacchetto per un endpoint è una costante incorporata nella tabella degli endpoint del dispositivo e non può essere modificata. Viene selezionato dallo sviluppatore del dispositivo tra quelli supportati dallo standard USB.

Specifiche USB

Caratteristiche, vantaggi e svantaggi dell'USB:

• Alta velocità di trasferimento (bit rate di segnalazione a piena velocità) - 12 Mb/s;
• La lunghezza massima del cavo per velocità di trasferimento elevate è 5 m;
• Bit rate di segnalazione a bassa velocità: 1,5 Mb/s;
• La lunghezza massima del cavo per comunicazioni a bassa velocità è 3 m;
• Numero massimo di dispositivi collegati (inclusi moltiplicatori) - 127;
• È possibile collegare dispositivi con baud rate diversi;
• Non è necessario installare elementi aggiuntivi come terminatori;
• Tensione di alimentazione per dispositivi periferici - 5 V;
• Il consumo massimo di corrente per dispositivo è 500 mA.

I segnali USB vengono trasmessi su due fili di un cavo schermato a 4 fili.

Pinout dei connettori USB 1.0 e USB 2.0

Digitare un		Tipo B
Forchetta (sul cavo)	PRESA (sul computer)	Forchetta (sul cavo)	PRESA (sulla periferica dispositivo)

Nomi e assegnazioni funzionali dei pin USB 1.0 e USB 2.0

Dati 4 GND Terra (corpo)

Svantaggi dell'USB 2.0

Almeno il massimo Velocità di trasferimento dati USB 2.0è 480 Mbit/s (60 MB/s), nella vita reale non è realistico raggiungere tali velocità (~33.5 MB/s nella pratica). Ciò è dovuto ai grandi ritardi sul bus USB tra la richiesta di trasferimento dei dati e l'effettivo inizio del trasferimento. Ad esempio, il bus FireWire, nonostante abbia una velocità di picco inferiore di 400 Mbps, ovvero 80 Mbps (10 MB/s) in meno rispetto a USB 2.0, in realtà consente una maggiore velocità di trasferimento dei dati su dischi rigidi e altri dispositivi di archiviazione. A questo proposito diversi drive mobili sono da tempo limitati dalla larghezza di banda pratica insufficiente di USB 2.0.

I connettori UBS sono i tipi più comuni di connettori utilizzati per collegare vari tipi di dispositivi elettronici digitali.

Siamo sicuri che tutti in casa abbiano molti cavi con tali connettori, perché vengono utilizzati per collegare periferiche al computer: mouse, joystick, stampanti, scanner, dischi rigidi esterni e molto altro.

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Inoltre, quando acquisti un telefono cellulare, riceverai in dotazione i connettori per collegare il gadget a un computer e a un caricabatterie.

Concetto di piedinatura

A volte capita che a causa di un connettore rotto o di una rottura del cavo, smetta di funzionare. caricabatterie dispositivo telefonico o qualsiasi cosa collegata a un computer. Per una persona che non ha la capacità di lavorare con un saldatore, questa è una spiacevole sorpresa e un problema.

Ma per una persona che ha familiarità con le basi dell'elettronica e sa saldare, il problema è risolto semplicemente: viene saldato un nuovo connettore o quello vecchio e i nostri dispositivi preferiti funzionano di nuovo.

Tuttavia, prima di iniziare la riparazione, devi sapere Pinatura del connettore USB – disposizione dei fili per colore in relazione ai contatti del connettore. Un cablaggio errato porterà al guasto dei gadget collegati.

Informazioni generali sui connettori USB

USB (bus seriale universale)– uno standard di trasferimento dati sviluppato nel 1994 per organizzare un'interfaccia tra un computer e dispositivi periferici.

Ora viene utilizzato sia per trasferire dati tra dispositivi digitali sia per caricare le batterie di un dispositivo passivo da un attivo, il cosiddetto “host”. Un esempio potrebbe essere la ricarica di un telefono da un computer.

I connettori si dividono in tre tipologie:

Il primo tipo è USB 1.1

È stato sviluppato come uno dei primi ad espandere le funzionalità di un computer e ha permesso di collegare ulteriori dispositivi al computer, inclusi i telefoni cellulari per trasmettere la voce in formato digitale.

A causa del fatto che la velocità di trasferimento dei dati era bassa, è stata sostituita da USB 2.0. Attualmente USB 1.1 è considerato obsoleto e praticamente non viene utilizzato.

Il secondo tipo è USB 2.0

Il più comune al momento e ampiamente utilizzato. La maggior parte dei dispositivi elettronici venduti nei negozi di elettronica sono dotati di connettori USB 2.0, nonostante non soddisfino più pienamente i moderni requisiti di velocità di trasferimento. In particolare, i dischi rigidi possono leggere le informazioni ad una velocità 3-4 volte superiore a quella fornita da questo tipo di dispositivi. Tuttavia, rimangono comuni perché questa velocità è abbastanza adatta per il funzionamento di mouse, tastiere e altri dispositivi.

Il terzo tipo è USB 3.0

Si tratta di una nuova generazione di dispositivi, la cui velocità di trasferimento soddisfa i dischi rigidi più veloci e fornisce una riserva di velocità per il futuro. I connettori di questo tipo sono appositamente contrassegnati in blu.

Tutti i connettori dei tipi considerati presentano differenze di progettazione, che può essere determinato dalla designazione:

Lettere F e M nella marcatura USB connettori significano:

• F (femmina) – connettore di tipo femmina;
• M (maschio) – connettore di tipo maschio.

Mini-USB e successivamente micro-USB sono stati sviluppati per la connessione a dispositivi portatili e mobili.

I connettori del tipo mini-AB e micro-AB servono come adattatori per collegare tra loro mini A e mini B, micro-A e micro-B.

Pinatura del connettore

La piedinatura del connettore USB 2.0 è la seguente:

• Filo rosso saldato al pin 1 del connettore: viene fornita alimentazione +5V;
• Filo bianco– al contatto 2: informazioni (D -);
• Filo verde– al pin 3: informazioni (D+);
• Filo nero– al pin 4: comune.

I cavi mini e micro USB hanno cinque fili di diversi colori e un connettore a cinque pin. La differenza tra il cablaggio di tali microconnettori e il cablaggio di un connettore USB 2.0 è come segue:

• il cablaggio dei primi tre contatti è simile a USB 2.0;
• il filo lilla va al pin 4: questo è ID; nei connettori A – non utilizzato, nei connettori B – collegati al corpo;
• Il filo nero va al pin 5 – comune.

Pinatura del connettore USB 3.0 viene fatto come segue:

• Il cablaggio dei primi 4 contatti è identico al cablaggio del connettore USB 2.0;
• il filo blu va al pin 5 – trasferimento di informazioni con un segno più;
• filo giallo – al pin 6 – trasferimento di informazioni con un segno meno;
• alloggiamento aggiuntivo - al pin 7;
• filo viola – al pin 8 – trasferimento di informazioni con un segno meno;
• filo arancione - al pin 9 - trasferimento di informazioni con un segno più.

Micro e mini usb per cellulari

Tutti i moderni telefoni cellulari vengono caricati tramite connettori mini e micro da proprio caricabatterie. Abbiamo discusso sopra la piedinatura dei connettori mini e micro.

Ora parliamo del motivo per cui succede che il caricabatterie sembra essere adatto in termini di parametri (tensione e corrente di carica) e il connettore del telefono si adatta bene, ma il caricabatterie non è "nativo" e la ricarica non funziona verificarsi. Perché?

Il punto sta in alcune differenze nella piedinatura dei connettori mini e micro dei telefoni inseriti nel caricabatterie.

Ad esempio, gadget come HTC, Philips, Samsung, ma anche Nokia e LG riconoscono il caricabatterie come se fosse il loro I pin 2 e 3 del connettore sono in corto. Collegando questi contatti al connettore AF del dispositivo di ricarica, è possibile utilizzarlo per caricare questi tipi di telefoni.

I dispositivi Motorola “richiederanno” l'installazione di un resistore con un valore nominale di 200 kiloOhm tra i pin 4 e 5. Senza di lui Il dispositivo si carica molto lentamente.

Riassumendo quanto detto, possiamo concludere che quando ripari i cavi per i tuoi gadget preferiti, è importante conoscere la piedinatura dei connettori per cablare correttamente i fili del cavo, e quindi i tuoi "amici" elettronici ti serviranno per molto tempo. tempo.

Il processo tecnologico non si ferma. I modelli moderni di vari dispositivi digitali sono sorprendentemente diversi dalle loro controparti più vecchie. Non sono cambiati solo l'aspetto e le dotazioni interne, ma anche le modalità di connessione ai computer e ai caricabatterie. Se solo 5-7 anni fa molti telefoni e persino le fotocamere non avessero questa capacità. Ma al momento, assolutamente ogni dispositivo digitale può essere collegato a un personal computer o laptop. Telefono, lettore, smartphone, tablet, videocamera, lettore o fotocamera: sono tutti dotati di connettori che consentono di collegarli ad altri dispositivi.

Ma, come puoi facilmente vedere, il connettore è diverso. E per qualche motivo il cavo acquistato con il telefono non può essere utilizzato con il tuo lettore preferito. Di conseguenza, si accumula un mucchio di cavi, ti confondi costantemente e non riesci a capire perché fosse impossibile realizzare un filo adatto al collegamento di tutti i dispositivi. Ma, come sappiamo, ciò non accade. Anche se ora esiste un connettore più o meno standard, almeno per smartphone, telefoni e tablet. E il suo nome è micro-USB. Che tipo di miracolo è questo e come funziona, te lo diremo di seguito.

Connettore micro USB: che cos'è?

I due connettori più popolari ultimamente sono mini e micro-USB. I loro nomi parlano da soli. Si tratta di design più piccoli e più pratici che vengono utilizzati su dispositivi digitali più piccoli per risparmiare spazio e magari creare un aspetto più elegante. Ad esempio, un connettore micro-USB per un tablet è quasi 4 volte più piccolo di uno standard USB 2.0 e, considerando che il dispositivo stesso è molte volte più piccolo di un personal computer o anche di un laptop, questa opzione è semplicemente ideale. Ma ci sono anche alcune sfumature qui. Ad esempio, il più non può mai essere ridotto, quindi i connettori micro-USB non possono nemmeno essere sostituiti con mini-USB. Sebbene in alcuni casi il processo inverso sia accettabile. E la sostituzione della micro-USB con le tue mani difficilmente porterà a qualcosa di buono. Questo è un vero gioiello. Inoltre, la parola "micro" copre diversi tipi di connettori ed è necessario ricordarlo. Soprattutto se stai cercando di acquistare un nuovo filo. La micro USB del tablet potrebbe non essere compatibile con il connettore all'estremità del cavo acquistato.

Varietà

I connettori micro-USB possono essere di due tipi completamente diversi. Hanno diverse aree di applicazione e, di conseguenza, sembrano diverse. Il primo tipo si chiama micro-USB 2.0. tipo B: viene utilizzato nei dispositivi per impostazione predefinita ed è uno standard non dichiarato per gli ultimi modelli di smartphone e tablet, per questo motivo è molto comune e quasi ogni persona a casa ha almeno un cavo micro-USB 2.0. tipo B.

Il secondo tipo è micro-USB 3.0: questi connettori non sono installati sui tablet, ma possono essere trovati su smartphone e telefoni di alcune marche. Molto spesso vengono utilizzati per equipaggiare dischi rigidi esterni.

Vantaggi

I principali vantaggi dei connettori micro-USB per tablet includono una maggiore densità e affidabilità della spina. Ma questo fatto non esclude la possibilità che si verifichino problemi con questi componenti. Molto spesso, la causa del guasto è la disattenzione degli stessi proprietari dei dispositivi digitali. Movimenti improvvisi, tablet e telefoni che cadono sul pavimento o addirittura sull'asfalto, soprattutto sul lato in cui si trova il connettore stesso, tentativi di correggere qualcosa con le proprie mani senza le conoscenze adeguate: questi sono i motivi principali per cui anche le parti più durevoli di Le porte USB non funzionano più. Ma succede che ciò avvenga a causa dell'usura del dispositivo, del funzionamento improprio o di difetti di fabbricazione.

Molto spesso, la causa del malfunzionamento sono i connettori micro-USB stessi o le parti adiacenti ad essi e collegate ad essi nel circuito. Per qualsiasi artigiano esperto, sostituirlo è questione di minuti, ma non tutti possono farcela a casa. Se sei ancora interessato a come riparare da solo un connettore micro-USB, la piedinatura (o, in altre parole, la dissaldatura) non è il processo più lungo o complicato se lo affronti con saggezza e leggi prima le informazioni pertinenti. Di seguito verranno forniti alcuni suggerimenti.

Connettore micro USB: piedinatura

Come sai, con le normali porte e connettori tutto è semplice: devi solo scattare un'immagine della parte anteriore del connettore, ma in un'immagine speculare, e saldarla. Con i tipi USB mini e micro tutto è leggermente diverso. I loro connettori contengono 5 contatti, ma sui connettori di tipo B il contatto numero 4 non viene utilizzato e sul tipo A è chiuso a GND, che occupa il quinto posto.

Funzioni delle “gambe” del connettore micro-USB

Poiché la maggior parte dei tablet moderni dispone di micro-USB, che serve non solo per la ricarica, ma anche per la sincronizzazione, i problemi con esso sorgono più spesso a causa dell'uso più frequente del connettore.

Quindi, come accennato in precedenza, un normale connettore micro-USB ha cinque "gambe". Uno è positivo, a cinque volt, e l'altro è negativo. Si trovano su lati diversi del connettore e, di conseguenza, soffrono meno se separati dalla scheda madre. Solo una “gamba” del connettore, che più spesso delle altre viene estratta dal pad di contatto, è soggetta a maggiore usura. Si trova più vicino alla "gamba" meno. Se questo contatto è danneggiato, il dispositivo non può essere caricato. Cioè, il sistema può vedere l'alimentazione, ma il processo di ricarica non avverrà.

Le restanti due "gambe" sono responsabili della sincronizzazione, ovvero della possibilità di caricare e scaricare foto, musica, ecc. Lo fanno contemporaneamente, quindi la separazione dell'uno comporterà la cessazione del lavoro del secondo.

Conoscendo le funzioni delle “gambe”, potrai determinare quali contatti ti stanno causando problemi e quali di essi dovrai saldare per rimettere in funzione il tuo tablet.

Conseguenze della sostituzione errata del connettore

Avendo saldato micro-USB in modo errato, i proprietari molto spesso riscontrano i seguenti problemi:

1. Cortocircuiti dell'alimentatore se sono saldati di tipo invertito.
2. Il tablet rileva il cavo di ricarica, ma la batteria non si carica.
3. La batteria del tablet si carica perfettamente, ma non si sincronizza con un laptop o un computer.
4. Il tablet funziona bene, ma a volte “ricorda” di portarlo in officina invece di saldarlo da solo (ad esempio la ricarica non parte subito dopo l'accensione, oppure a volte è necessario estrarre e reinserire il cavo) più volte prima che la ricarica abbia inizio).

Il futuro della microUSB

Dato che queste sono alcune delle porte più popolari oggi, se impari a cambiarle una volta, questa abilità ti aiuterà molto spesso in futuro. E che non vengano accettati come il “gold standard” nello sviluppo di telefoni e altri dispositivi digitali. E dobbiamo ancora avere un'intera collezione di cavi specifici per un laptop Acer, per un telefono Samsung, per un iPad Apple e una fotocamera Nikon, ma l'uso attivo dei microconnettori ci fa sperare che presto invece di un “bouquet” avremo sul nostro scaffale un cavo micro-USB adatto ad almeno il 90% delle apparecchiature di casa.

Quali tipi di connettori e spine USB esistono?

A causa del fatto che ci sono molti connettori USB, spesso c'è confusione tra loro. A volte, dopo aver acquistato un cavo, arriva un'ondata di delusione, perché potrebbe risultare che la spina del cavo acquistato non si adatta al dispositivo. Pertanto, in questo articolo cercherò di dirti quali tipi di connettori hanno i cavi USB.

Nonostante ci siano molte informazioni su questo argomento su Internet, di solito tocca questioni di sviluppo, fornisce date di approvazione e messa in servizio, caratteristiche di progettazione e piedinatura. In generale vengono fornite più informazioni di base, che di solito non sono di particolare interesse per l'utente finale. Cercherò di considerare i connettori dal punto di vista domestico: dove vengono utilizzati, i loro vantaggi e svantaggi, differenze e caratteristiche.

Versioni USB. Qual è la differenza tra USB 2.0 e USB 3.0

Innanzitutto, una rapida panoramica: i dispositivi USB sono disponibili in tre versioni: 1.1, 2.0 e 3.0. Il primo non viene quasi mai utilizzato, poiché fornisce una velocità di trasferimento dati troppo bassa (12 Mbit - circa 1,2 MB / s) e può essere utilizzato esclusivamente per compatibilità con hardware difficile. La seconda versione occupa ora una posizione dominante. La maggior parte dei dispositivi venduti nei negozi e attualmente in uso supportano la seconda versione. Fornisce una velocità di trasferimento di 480 Mbit/s, ovvero la velocità di copia dovrebbe teoricamente essere al livello di 48 MB/s. Tuttavia, a causa delle caratteristiche di progettazione e dell'implementazione pratica tutt'altro che ideale, la velocità raramente supera i 30-33 MB/s. La maggior parte dei dischi rigidi esterni può leggere a velocità 3-4 volte più elevate. Cioè, questo connettore è un collo di bottiglia che rallenta il funzionamento delle unità moderne. Per mouse, tastiere, ecc., la velocità non ha importanza.

La terza versione è colorata di blu, ad indicare che appartiene all'ultima generazione. La larghezza di banda è di 5 Gbps, che può fornire 500 MB/s. I moderni dischi rigidi hanno una velocità di circa 150-170 MB/s, ovvero la terza versione di USB sarà in grado di fornire una grande riserva di velocità per i prossimi anni.

Compatibile con diverse versioni USB.

Qualche parola sulla compatibilità. Le versioni 1.1 e 2.0 sono strutturalmente completamente compatibili tra loro. Se uno dei lati collegati è una versione precedente, il lavoro verrà eseguito a una velocità ridotta e il sistema operativo visualizzerà il messaggio "Il dispositivo può funzionare più velocemente", il che significa che è presente una porta USB 2.0 veloce su il computer, ma il dispositivo collegato è lento - versione 1.1.

Ma con la compatibilità delle versioni USB 2.0 e 3.0 non tutto è così semplice. Qualsiasi dispositivo o cavo USB 2.0 può essere collegato alla porta blu della versione 3. Ma non si può fare il contrario. I cavi e i dispositivi moderni con USB 3.0 differiscono dai connettori abituali in quanto hanno contatti aggiuntivi che aumentano la larghezza di banda dell'interfaccia, quindi non sarà possibile collegarli alla vecchia porta (l'unica eccezione è il tipo A).

Alimentazione USB

Qualsiasi connettore USB fornisce una tensione di 5 Volt e la corrente non può superare 0,5 Ampere (per USB 3.0 - 0,9 Ampere). In pratica ciò significa che la potenza massima del dispositivo collegato non può essere superiore a 2,5 Watt (4,5 per USB 3.0). Pertanto, non ci saranno problemi quando si collegano dispositivi portatili e a bassa potenza: lettori, telefoni, unità flash e schede di memoria. Ma tutte le apparecchiature di grandi dimensioni e di grandi dimensioni dispongono di alimentazione esterna dalla rete.

Passiamo ora alle tipologie di connettori. Non prenderò in considerazione opzioni completamente esotiche, ma parlerò solo delle spine più popolari e utilizzate di frequente. L'affiliazione con una versione USB specifica sarà indicata tra parentesi.

USB tipo A (USB 2.0)

Questo è il connettore più comune e riconoscibile attualmente esistente e la maggior parte dei dispositivi collegati tramite USB ne è dotato. Mouse, unità flash, tastiere, fotocamere e altro ancora: sono tutti dotati di USB di tipo A, che risale agli anni '90. Uno dei vantaggi più importanti di questa porta è l'affidabilità. Può sopravvivere a un numero abbastanza elevato di connessioni, non si sfalda e ha davvero meritato di diventare il mezzo più comune per connettere tutto ciò che è possibile. Nonostante la sua forma rettangolare, non può essere incastrato con il rovescio; c'è la "protezione dagli sciocchi". Tuttavia, non è adatto ai dispositivi portatili, poiché ha dimensioni piuttosto grandi, che alla fine hanno portato alla comparsa di modifiche più piccole.

USB tipo B (USB 2.0)

Il secondo tipo di USB ha guadagnato molta meno fama del suo parente. A differenza delle spine di tipo A, che hanno una forma rettangolare, tutte le modifiche di tipo B (incluse Mini e Micro - vedi sotto) hanno solitamente una forma quadrata o trapezoidale. Il tipo B normale e a grandezza naturale è l'unico rappresentante che ha una forma quadrata. È di dimensioni piuttosto grandi e per questo motivo viene utilizzato in varie periferiche e dispositivi fissi di grandi dimensioni: stampanti, scanner e talvolta modem ADSL. È interessante notare che i produttori di stampanti raramente includono tale cavo nei loro prodotti, quindi il cavo per il dispositivo di stampa o l'MFP deve essere acquistato separatamente.

Mini USB tipo B (USB 2.0)

L'emergere di un numero enorme di dispositivi in ​​miniatura ha portato alla nascita di minuscoli connettori USB. E la Mini USB di tipo B si è davvero diffusa con l'avvento dei dischi rigidi portatili, nei quali è ampiamente utilizzata. Il connettore ha cinque contatti, non 4 come le “spine per adulti”, anche se uno di essi non viene utilizzato. Sfortunatamente, la miniaturizzazione ha avuto un impatto negativo sull’affidabilità. Nonostante la sua lunga durata, dopo un po' la Mini USB si allenta e inizia a traballare, anche se non cade dalla porta. Attualmente continua ad essere utilizzato attivamente nei lettori, nei dischi rigidi portatili, nei lettori di schede e in altre apparecchiature di piccole dimensioni. È interessante notare che la seconda modifica (tipo A) non viene quasi mai utilizzata, difficilmente troverai un cavo del genere in vendita. Sta gradualmente iniziando a essere sostituito da una modifica più avanzata di Micro USB.

Micro USB tipo B (USB 2.0)

Una versione modificata del connettore precedente. Ha dimensioni molto ridotte, per cui viene utilizzato dai produttori nella tecnologia moderna, caratterizzata dal suo spessore ridotto. Inoltre il fissaggio è stato migliorato, la spina aderisce molto saldamente e non cade. Nel 2011, questo connettore è stato approvato come standard unificato per la ricarica di telefoni, smartphone, tablet, lettori e altri dispositivi elettronici portatili. Con un solo cavo è quindi possibile alimentare l'intero “zoo elettronico”. Lo standard continua a guadagnare slancio, si può sperare che tra un anno o due quasi tutti i nuovi dispositivi saranno dotati di un unico connettore. Come nel caso precedente, il tipo A non viene quasi mai utilizzato.

USB tipo A (USB 3.0)

Nuovo standard USB con larghezza di banda notevolmente maggiore. La comparsa di contatti aggiuntivi ha portato ad un cambiamento nell'aspetto di quasi tutte le prese USB 3.0. Nonostante questo il tipo A è rimasto invariato nell'aspetto, solo il colore blu del core indica che si tratta di un nuovo arrivato. Ciò significa che viene mantenuta la compatibilità con le versioni precedenti. Un dispositivo USB 3.0 può essere collegato a una vecchia porta USB 2.0 e viceversa. Questa è la differenza principale rispetto agli altri connettori USB 3.0. Tali porte possono essere trovate nei computer o laptop moderni.

USB tipo B (USB 3.0)

Per analogia con la versione precedente, questo tipo viene utilizzato in periferiche e dispositivi di medie e grandi dimensioni che richiedono prestazioni elevate: NAS, dischi rigidi fissi. Il connettore è pesantemente modificato e non può essere collegato a USB 2.0. Inoltre raramente vedi cavi di questo tipo in vendita (a differenza del precedente). L'inserimento di un connettore di questo tipo in una USB 2.0 tipo B non funzionerà più: la parte superiore sarà d'intralcio.

Micro USB (USB 3.0)

Questo connettore continua la tradizione del "classico" Micro USB. Ha le stesse qualità: compattezza, affidabilità, buona connessione, ma allo stesso tempo ha un'elevata velocità di trasferimento dati. Pertanto, viene utilizzato principalmente nei nuovi dischi rigidi e SSD esterni ultraveloci. Sta diventando sempre più popolare, quindi per non portare con sé un cavo con un disco rigido esterno, puoi acquistare un cavo aggiuntivo in qualsiasi negozio. La parte principale del connettore copia completamente la Micro USB della seconda revisione

L'importante è non confonderlo: la differenza tra Micro USB e Mini USB.

La principale confusione che nasce tra gli utenti è tra Mini USB e Micro USB, che in effetti sono un po' simili. Il primo è leggermente più grande e il secondo ha chiusure speciali sul retro. È dai fermi che puoi sempre distinguere questi due connettori. Altrimenti sono identici. E poiché ci sono molti dispositivi con entrambi, è meglio avere entrambi i cavi, quindi non ci saranno problemi a collegare qualsiasi moderna attrezzatura portatile.

Mini USB a sinistra, Micro USB a destra.
La mini USB è molto più spessa, il che la rende impossibile da utilizzare
in dispositivi sottili e compatti.
Micro USB è facile da riconoscere dalle sue due tacche,
tenendo saldamente la spina durante il collegamento.

Tre fratelli della stessa famiglia.
Mini USB e Micro USB sono molto più sottili del solito.
A perdere, invece, sono le “briciole”.
nell'affidabilità di un compagno più anziano.

L'interfaccia USB ha cominciato ad essere ampiamente utilizzata circa 20 anni fa, per la precisione a partire dalla primavera del 1997. Fu allora che il bus seriale universale fu implementato nell'hardware di molte schede madri di personal computer. Attualmente, questo tipo di connessione delle periferiche al PC è uno standard, sono state rilasciate versioni che hanno aumentato significativamente la velocità di scambio dei dati e sono comparsi nuovi tipi di connettori. Proviamo a comprendere le specifiche, la piedinatura e le altre caratteristiche dell'USB.

Quali sono i vantaggi dell'Universal Serial Bus?

L’introduzione di questa modalità di connessione ha permesso:

• Collega rapidamente vari dispositivi periferici al tuo PC, dalla tastiera alle unità disco esterne.
• Sfrutta appieno la tecnologia Plug&Play, che semplifica la connessione e la configurazione delle periferiche.
• Rifiuto di una serie di interfacce obsolete, che hanno avuto un impatto positivo sulla funzionalità dei sistemi informatici.
• Il bus consente non solo di trasferire dati, ma anche di fornire alimentazione ai dispositivi collegati, con un limite di corrente di carico di 0,5 e 0,9 A per la vecchia e la nuova generazione. Ciò ha permesso di utilizzare l'USB per caricare i telefoni e di collegare vari gadget (mini ventilatori, luci, ecc.).
• È diventato possibile produrre controller mobili, ad esempio una scheda di rete USB RJ-45, chiavi elettroniche per entrare e uscire dal sistema

Tipi di connettori USB: principali differenze e caratteristiche

Esistono tre specifiche (versioni) di questo tipo di connessione parzialmente compatibili tra loro:

1. La primissima versione che si è diffusa è la v 1. Si tratta di una modifica migliorata della versione precedente (1.0), che praticamente non è uscita dalla fase di prototipo a causa di gravi errori nel protocollo di trasferimento dati. Questa specifica ha le seguenti caratteristiche:

• Trasferimento dati dual-mode ad alta e bassa velocità (rispettivamente 12,0 e 1,50 Mbps).
• Possibilità di connettere più di cento dispositivi diversi (compresi gli hub).
• La lunghezza massima del cavo è 3,0 e 5,0 m rispettivamente per velocità di trasferimento alte e basse.
• La tensione nominale del bus è 5,0 V, la corrente di carico consentita delle apparecchiature collegate è 0,5 A.

Oggi questo standard non viene praticamente utilizzato a causa della sua bassa produttività.

1. La seconda specifica dominante oggi... Questo standard è pienamente compatibile con la modifica precedente. Una caratteristica distintiva è la presenza di un protocollo di scambio dati ad alta velocità (fino a 480,0 Mbit al secondo).

Grazie alla piena compatibilità hardware con la versione più recente, i dispositivi periferici di questo standard possono essere collegati alla modifica precedente. È vero, la produttività diminuirà fino a 35-40 volte e in alcuni casi anche di più.

Poiché queste versioni sono completamente compatibili, i cavi e i connettori sono identici.

Tieni presente che, nonostante la larghezza di banda specificata nelle specifiche, la velocità effettiva di scambio dati nella seconda generazione è leggermente inferiore (circa 30-35 MB al secondo). Ciò è dovuto all'implementazione del protocollo, che porta a ritardi tra i pacchetti di dati. Poiché le unità moderne hanno una velocità di lettura quattro volte superiore alla velocità della seconda modifica, non soddisfa i requisiti attuali.

1. Il bus universale di terza generazione è stato sviluppato appositamente per risolvere i problemi di larghezza di banda insufficiente. Secondo le specifiche, questa modifica è in grado di scambiare informazioni ad una velocità di 5,0 Gbit al secondo, ovvero quasi tre volte la velocità di lettura dei moderni azionamenti. Le spine e le prese dell'ultima modifica sono solitamente contrassegnate in blu per facilitare l'identificazione dell'appartenenza a questa specifica.

Un'altra caratteristica della terza generazione è un aumento della corrente nominale a 0,9 A, che consente di alimentare più dispositivi ed eliminare la necessità di alimentatori separati per essi.

Per quanto riguarda la compatibilità con la versione precedente, questa è parzialmente implementata; di questo si parlerà in dettaglio più avanti.

Classificazione e piedinatura

I connettori sono generalmente classificati per tipo, ce ne sono solo due:

Si noti che tali convettori sono compatibili solo tra modifiche precedenti.

Inoltre sono disponibili cavi di prolunga per le porte di questa interfaccia. Ad un'estremità c'è una spina di tipo A, e all'altra c'è una presa, cioè, appunto, una connessione “femmina” - “maschio”. Tali cavi possono essere molto utili, ad esempio, per collegare un'unità flash all'unità di sistema senza strisciare sotto il tavolo.

Ora diamo un'occhiata a come vengono cablati i contatti per ciascuno dei tipi sopra elencati.

Pinout del connettore USB 2.0 (tipi A e B)

Poiché le spine e le prese fisiche delle prime versioni 1.1 e 2.0 non differiscono tra loro, presenteremo il cablaggio di queste ultime.

Figura 6. Cablaggio della spina e della presa del connettore di tipo A

Designazione:

• Un nido.
• B – spina.
• 1 – alimentazione +5,0 V.
• 2 e 3 fili di segnale.
• 4 – massa.

Nella figura la colorazione dei contatti è mostrata in base ai colori del filo e corrisponde alla specifica accettata.

Vediamo ora il cablaggio della classica presa B.

Designazione:

• A – spina collegata alla presa dei dispositivi periferici.
• B – presa su un dispositivo periferico.
• 1 – contatto di potenza (+5 V).
• 2 e 3 – contatti di segnale.
• 4 – contatto del filo di terra.

I colori dei contatti corrispondono ai colori accettati dei fili nel cavo.

Pinout USB 3.0 (tipi A e B)

Nella terza generazione i dispositivi periferici vengono collegati tramite 10 fili (9 se non è presente la treccia schermante); di conseguenza aumenta anche il numero di contatti. Ma sono posizionati in modo tale da poter collegare dispositivi delle generazioni precedenti. Cioè i contatti +5,0 V, GND, D+ e D-, sono posizionati come nella versione precedente. Il cablaggio per la presa di tipo A è mostrato nella figura seguente.

Figura 8. Pinout del connettore di tipo A in USB 3.0

Designazione:

• Una spina.
• B – nido.
• 1, 2, 3, 4 – i connettori corrispondono completamente alla piedinatura della spina per la versione 2.0 (vedere B in Fig. 6), anche i colori dei fili corrispondono.
• 5 (SS_TX-) e 6 (SS_TX+) connettori per cavi di trasmissione dati tramite protocollo SUPER_SPEED.
• 7 – terra (GND) per i cavi di segnale.
• 8 (SS_RX-) e 9 (SS_RX+) connettori per i cavi di ricezione dati utilizzando il protocollo SUPER_SPEED.

I colori nella figura corrispondono a quelli generalmente accettati per questo standard.

Come accennato in precedenza, nella presa di questa porta è possibile inserire una spina del modello precedente, di conseguenza la produttività diminuirà. Per quanto riguarda la spina della terza generazione del bus universale, è impossibile inserirla nelle prese della versione anticipata.

Consideriamo ora la piedinatura della presa di tipo B. A differenza del tipo precedente, tale presa è incompatibile con qualsiasi spina delle versioni precedenti.

Designazioni:

A e B sono rispettivamente spina e presa.

Le firme digitali per i contatti corrispondono alla descrizione nella Figura 8.

Il colore è il più vicino possibile ai contrassegni colorati dei fili nel cavo.

Pinatura del connettore micro USB

Per cominciare, presentiamo il cablaggio per questa specifica.

Come si può vedere dalla figura si tratta di una connessione a 5 pin; sia la spina (A) che la presa (B) hanno quattro contatti. Il loro scopo e la designazione digitale e cromatica corrispondono allo standard accettato, indicato sopra.

Descrizione del connettore micro USB per la versione 3.0.

Per questo collegamento viene utilizzato un connettore a 10 pin dalla forma caratteristica. Si compone infatti di due parti da 5 pin ciascuna, e una di queste corrisponde completamente alla versione precedente dell'interfaccia. Questa implementazione crea un po' di confusione, soprattutto considerando l'incompatibilità di questi tipi. Probabilmente, gli sviluppatori hanno pianificato di consentire il lavoro con connettori di modifiche precedenti, ma successivamente hanno abbandonato questa idea o non l'hanno ancora implementata.

La figura mostra la piedinatura della spina (A) e l'aspetto della presa micro USB (B).

I contatti da 1 a 5 corrispondono completamente al micro connettore di seconda generazione, lo scopo degli altri contatti è il seguente:

• 6 e 7 – trasmissione dati tramite protocollo ad alta velocità (rispettivamente SS_TX- e SS_TX+).
• 8 – massa per canali di informazione ad alta velocità.
• 9 e 10 – ricezione dati tramite protocollo ad alta velocità (SS_RX- e SS_RX+, rispettivamente).

Piedinatura mini USB

Questa opzione di connessione viene utilizzata solo nelle prime versioni dell'interfaccia; nella terza generazione questo tipo non viene utilizzato.

Come puoi vedere, il cablaggio della spina e della presa è quasi identico alla micro USB, rispettivamente, anche la combinazione di colori dei fili e i numeri di contatto sono gli stessi. In realtà le differenze sono solo nella forma e nelle dimensioni.

In questo articolo abbiamo presentato solo tipi di connessioni standard; molti produttori di apparecchiature digitali praticano l'introduzione dei propri standard; lì puoi trovare connettori per 7 pin, 8 pin, ecc. Ciò introduce alcune difficoltà, soprattutto quando sorge la questione di trovare un caricabatterie per un telefono cellulare. Va anche notato che i produttori di tali prodotti "esclusivi" non hanno fretta di dire come viene eseguita la piedinatura USB in tali contattori. Ma, di regola, queste informazioni sono facili da trovare nei forum tematici.

I cavi USB hanno estremità fisiche diverse. Dipende a quale dispositivo è collegato. Esistono connessioni al dispositivo stesso e all'host. Inoltre, l'USB può essere con o senza cavo. È possibile un'altra opzione: il cavo è integrato nel dispositivo stesso. Il cavo è necessario per formare un'interfaccia tra il dispositivo e l'host.

Ma dopo un po ', gli sviluppatori di un'interfaccia per computer come USB aveva ancora una bassa velocità per poter utilizzare dischi rigidi esterni e altri dispositivi la cui velocità era molto maggiore. Pertanto, i creatori di USB hanno dovuto cambiare il dispositivo per ottenere un nuovo modello. Ora la velocità del terzo tipo di USB è dieci volte più veloce. Naturalmente ciò ha influito anche sulla ricarica.

Informazioni generali sull'USB

Il cavo USB è composto da quattro conduttori in rame. Questi sono due conduttori destinati all'alimentazione e i restanti conduttori sono in un doppino intrecciato. Questo kit include anche una treccia con messa a terra.

Diamo ora un piccolo sguardo all'host. Funziona come un controller speciale, che è programmato e controllato. Il suo compito: garantire il funzionamento dell'interfaccia. A proposito, il controller si trova molto spesso in un microcircuito. È necessario un hub per connettere il controller ad altri dispositivi.

Ma per collegare dispositivi esterni all'hub, vengono utilizzate le porte, alla fine delle quali sono presenti i connettori. I cavi aiutano i dispositivi USB a connettersi alle porte. Il dispositivo può essere alimentato in modo diverso: dal bus o da qualche tipo di fonte di alimentazione esterna.

Ci vogliono solo pochi minuti per iniziare e puoi iniziare. All'inizio il segnale di inizio lavoro viene inviato al cavo hub, che informa inoltre che l'apparecchiatura è pronta per il funzionamento.

Ma vale la pena ricordare una regola. Ogni volta che inizi a pinout un dispositivo, determina prima qual è la piedinatura sul cavo. Il connettore USB ti aiuta a collegare tutti i dispositivi esterni al tuo computer. Questo moderno metodo di connessione sostituisce tutti i metodi precedentemente disponibili. Come il connettore fornisce opzioni aggiuntive: Quando si utilizzano apparecchiature informatiche, è possibile collegare qualsiasi dispositivo e metterlo immediatamente in funzione. Potrebbe anche influire sull'operazione di ricarica.

Specifica USB

C'erano le prime versioni preliminari di USB, che iniziarono ad essere rilasciate nel novembre 1994. La cosa andò avanti per un anno. E successivamente iniziarono ad uscire nuovi modelli USB che sono ancora in uso oggi.

Oggi possiamo parlare dei seguenti modelli:

1. USB 1.0. Questo modello è stato rilasciato nel gennaio 1996.
2. USB 1.1. Questa specifica è stata rilasciata nel settembre 1998.
3. USB 2.0. Questo modello è stato rilasciato nel 2000.

Caratteristiche tecniche di ogni modello

Il primo modello è USB 1.0. Questa specifica distingue due modalità operative:

1. Bassa larghezza di banda.
2. Con produttività elevata.

La lunghezza massima del cavo consentita in questo modello per la prima modalità operativa è di tre metri e per la seconda modalità operativa raggiunge i cinque metri. Se desideri connettere più dispositivi, puoi collegarne fino a 127.

Le caratteristiche tecniche del modello USB 1.1 corrispondono al primo, ma tutti i problemi e gli errori sorti durante il suo utilizzo sono stati corretti. A proposito, questo è il primo modello che guadagnato ampia popolarità e si diffuse rapidamente.

Il terzo modello è USB 2.0. Sono disponibili tre modalità operative in cui è possibile utilizzare mouse, joystick, gamepad e tastiera, nonché dispositivi video e dispositivi che memorizzano informazioni.

Cavi e connettori USB

Attualmente, ci sono stati molti cambiamenti diversi nel mondo dei computer. Ad esempio, è apparsa una nuova interfaccia con una modifica di USB 3.0, la sua velocità è dieci volte più veloce rispetto al modello precedente. Ma Esistono altri tipi di connettori, noti come micro e mini-USB. Del resto oggigiorno si trovano ad esempio nei tablet, nei telefoni, negli smartphone e in un'ampia varietà di altri prodotti informatici.

Ciascuno di questi bus, ovviamente, ha anche il proprio cablaggio o piedinatura. È necessario per poi realizzare in casa un adattatore che consenta di passare da un tipo di connettore all'altro. Ma questo richiede conoscenza. Ad esempio, una certa conoscenza su come si trovano i conduttori. Ad esempio, puoi caricare qualsiasi telefono in questo modo. Se questo lavoro con i connettori viene eseguito in modo errato, il dispositivo stesso verrà danneggiato.

C'è una differenza nel design dei dispositivi mini e macro. Quindi ora hanno già cinque contatti. E in un dispositivo USB 2.0 puoi contare nove pin. Pertanto, il cablaggio dei connettori USB in questo modello avverrà in modo leggermente diverso. La stessa piedinatura dei connettori USB sarà nella modifica 3.0.

Il cablaggio avverrà secondo il seguente schema: in primo luogo, il conduttore rosso, che è responsabile della fornitura della tensione che alimenta la corrente. Poi arriva il conduttore biancoverde, il cui compito è trasmettere informazioni. Quindi dovresti andare al conduttore nero, che riceve l'alimentazione di tensione zero fornita.

Nella versione USB 3.0 i cavi sono disposti in modo completamente diverso. I primi quattro sono simili nel connettore al dispositivo del modello 2.0. Ma, a partire dal quinto conduttore, i connettori cominciano a differire. Il quinto filo blu trasmette l'informazione che ha valore negativo. Il conduttore giallo trasmette informazioni positive.

È inoltre possibile assegnare i piedini al dispositivo in base ai colori adatti ai connettori di tutti i dispositivi. Il vantaggio di tali connettori è che quando li si utilizza non è necessario riavviare il computer o anche provare a installare in qualche modo manualmente tutti i driver necessari.