Η διεπαφή USB είναι μια δημοφιλής μορφή τεχνολογικής επικοινωνίας σε κινητές και άλλες ψηφιακές συσκευές. Συνδέσεις αυτού του είδους βρίσκονται συχνά σε προσωπικούς υπολογιστές διαφόρων διαμορφώσεων, περιφερειακά συστήματα υπολογιστών, σε κινητά τηλέφωνα κ.λπ.
Ένα χαρακτηριστικό της παραδοσιακής διεπαφής είναι ένα μικρό μέγεθος USB pinout. Για εργασία, χρησιμοποιούνται μόνο 4 ακίδες (επαφές) + 1 γραμμή θωράκισης γείωσης. Είναι αλήθεια ότι οι πιο πρόσφατες πιο προηγμένες τροποποιήσεις (USB 3.0 Powered-B ή Type-C) χαρακτηρίζονται από αύξηση του αριθμού των επαφών που λειτουργούν. Για τι θα μιλήσουμε σε αυτό το υλικό. Περιγράφουμε επίσης τη δομή της διεπαφής και τα χαρακτηριστικά της καλωδίωσης των καλωδίων στις ακίδες σύνδεσης.
Τύποι υποδοχών USB
Η συντομογραφία "USB" φέρει μια συντομογραφία, η οποία στο σύνολό της διαβάζεται ως "Universal Series Bus" - ένα καθολικό σειριακό δίαυλο, χάρη στο οποίο πραγματοποιείται ανταλλαγή ψηφιακών δεδομένων υψηλής ταχύτητας.
Σημειώνεται η ευελιξία της διεπαφής USB:
- χαμηλή κατανάλωση ενέργειας;
- ενοποίηση καλωδίων και συνδετήρων ·
- απλή καταγραφή της ανταλλαγής δεδομένων ·
- υψηλό επίπεδο λειτουργικότητας ·
- ευρεία υποστήριξη για προγράμματα οδήγησης διαφορετικών συσκευών.
Ποια είναι η δομή της διασύνδεσης USB και ποιοι τύποι συνδέσμων τεχνολογίας USB υπάρχουν στον σύγχρονο κόσμο των ηλεκτρονικών; Ας προσπαθήσουμε να το καταλάβουμε.
Τεχνολογική δομή της διεπαφής USB 2.0
Οι σύνδεσμοι που σχετίζονται με προϊόντα που περιλαμβάνονται στην ομάδα προδιαγραφών 1.x - 2.0 (δημιουργήθηκαν πριν από το 2001) συνδέονται με ηλεκτρικό καλώδιο τεσσάρων συρμάτων, όπου παρέχονται δύο αγωγοί και δύο ακόμη δεδομένα μετάδοσης.
Επίσης, στις προδιαγραφές 1.x - 2.0, η καλωδίωση των συνδέσμων USB σέρβις προτείνει τη σύνδεση μιας προστατευτικής πλεξούδας - στην πραγματικότητα, του πέμπτου αγωγού.
Αυτός είναι ο φυσικός σχεδιασμός των κανονικών συνδέσμων USB που σχετίζονται με τη δεύτερη προδιαγραφή. Στα αριστερά είναι οι εκδόσεις του τύπου "πατέρας", στα δεξιά είναι οι εκδόσεις του τύπου "μητέρα" και το pinout που αντιστοιχούν και στις δύο επιλογές
Οι υπάρχουσες εκδόσεις των γενικών συνδέσμων σειριακού διαύλου των χαρακτηρισμένων προδιαγραφών αντιπροσωπεύονται από τρεις επιλογές:
- Κανονικός - πληκτρολογήστε "A" και "B".
- Μίνι - πληκτρολογήστε "A" και "B".
- Μικρο - πληκτρολογήστε "A" και "B".
Η διαφορά μεταξύ των τριών τύπων προϊόντων έγκειται στην προσέγγιση σχεδιασμού. Εάν οι κανονικοί σύνδεσμοι προορίζονται για χρήση σε σταθερό εξοπλισμό, οι μικροί και μικροί σύνδεσμοι προορίζονται για χρήση σε κινητές συσκευές.
Αυτός είναι ο φυσικός σχεδιασμός των συνδετήρων της δεύτερης προδιαγραφής από τη σειρά "mini" και, κατά συνέπεια, οι ετικέτες για τις υποδοχές Mini USB - το λεγόμενο pinout, με βάση το οποίο ο χρήστης πραγματοποιεί σύνδεση καλωδίου
Επομένως, οι δύο τελευταίοι τύποι χαρακτηρίζονται από μινιατούρα σχεδιασμού και ελαφρώς τροποποιημένο σχήμα σύνδεσης
Πίνακας pinout για τυπικούς συνδέσμους τύπου "A" και "B"
Επικοινωνία | Προσδιορισμός | Αγωγός καλωδίου | Λειτουργία |
1 | Ισχύς + | Κόκκινο πορτοκαλί) | + 5V |
2 | Δεδομένα - | Λευκός χρυσός) | Δεδομένα - |
3 | Δεδομένα + | Πράσινος | Δεδομένα + |
4 | Διατροφή - | Μαύρο μπλε) | Γη |
Μαζί με την απόδοση των συνδετήρων "mini-A" και "mini-B", καθώς και των συνδέσμων "micro-A" και "micro-B", υπάρχουν τροποποιήσεις των συνδετήρων "mini-AV" και "micro-AV".
Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό αυτών των δομών είναι η εκτέλεση της καλωδίωσης αγωγών USB σε ένα τακάκι επαφής 10 ακίδων. Ωστόσο, στην πράξη, τέτοιοι σύνδεσμοι σπάνια χρησιμοποιούνται.
Σύνδεση διασύνδεσης Micro USB και Mini USB για συνδέσμους τύπου "A" και "B"
Επικοινωνία | Προσδιορισμός | Αγωγός καλωδίου | Λειτουργία |
1 | Ισχύς + | το κόκκινο | + 5V |
2 | Δεδομένα - | άσπρο | Δεδομένα - |
3 | Δεδομένα + | Πράσινος | Δεδομένα + |
4 | Αναγνωριστικό | – | Κεντρική συσκευή |
5 | Διατροφή - | Το μαυρο | Γη |
Τεχνολογική δομή διεπαφών USB 3.x
Εν τω μεταξύ, η βελτίωση του ψηφιακού εξοπλισμού μέχρι το 2008 οδήγησε στην ηθική γήρανση των προδιαγραφών 1.x - 2.0.
Αυτοί οι τύποι διασύνδεσης δεν επέτρεψαν τη σύνδεση νέου εξοπλισμού, για παράδειγμα, εξωτερικών σκληρών δίσκων, με τέτοιο τρόπο ώστε να παρέχεται υψηλότερος (πάνω από 480 Mb / s) ρυθμός μεταφοράς δεδομένων.
Κατά συνέπεια, εμφανίστηκε μια εντελώς διαφορετική διεπαφή, που σημειώθηκε με τις προδιαγραφές 3.0. Η ανάπτυξη μιας νέας προδιαγραφής χαρακτηρίζεται όχι μόνο από την αυξημένη ταχύτητα, αλλά δίνει επίσης αυξημένη ισχύ ρεύματος 900 mA έναντι 500 mA για USB 2/0.
Είναι σαφές ότι η εμφάνιση τέτοιων συνδέσμων παρείχε υπηρεσία για μεγαλύτερο αριθμό συσκευών, μερικές από τις οποίες μπορούν να τροφοδοτηθούν απευθείας από τη διεπαφή σειριακού διαύλου.
Τροποποίηση των συνδετήρων USB 3.0 διαφόρων τύπων: 1 - εκτέλεση του "mini" τύπου "B". 2 - τυπικό προϊόν τύπου "A" · 3 - ανάπτυξη μιας σειράς "μικρο" τύπου "Β" · 4 - τυπική εκτέλεση του τύπου "C"
Όπως μπορείτε να δείτε στην παραπάνω εικόνα, οι διεπαφές της τρίτης προδιαγραφής έχουν περισσότερες επαφές εργασίας (καρφίτσες) από την προηγούμενη - δεύτερη έκδοση. Ωστόσο, η τρίτη έκδοση είναι πλήρως συμβατή με τα "δύο".
Προκειμένου να είναι σε θέση να μεταδίδουν σήματα με μεγαλύτερη ταχύτητα, οι προγραμματιστές των σχεδίων της τρίτης έκδοσης εφοδιάστηκαν με επιπλέον τέσσερις γραμμές δεδομένων και μία γραμμή του καλωδίου επαφής μηδέν. Οι επαυξημένες ακίδες επαφής είναι διατεταγμένες σε ξεχωριστή σειρά.
Πίνακας προσδιορισμού για τις ακίδες των τρίτων εκδόσεων για την καλωδίωση του καλωδίου USB
Επικοινωνία | Εκτέλεση "A" | Εκτέλεση "B" | Μικρο-β |
1 | Ισχύς + | Ισχύς + | Ισχύς + |
2 | Δεδομένα - | Δεδομένα - | Δεδομένα - |
3 | Δεδομένα + | Δεδομένα + | Δεδομένα + |
4 | Γη | Γη | Αναγνωριστικό |
5 | StdA_SSTX - | StdA_SSTX - | Γη |
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 | Ασπίδα | Ασπίδα | Ασπίδα |
Εν τω μεταξύ, η χρήση της διεπαφής USB 3.0, ιδίως της σειράς «Α», ήταν ένα σοβαρό ελάττωμα στο σχεδιασμό. Ο σύνδεσμος έχει ασύμμετρο σχήμα, αλλά δεν υποδεικνύει συγκεκριμένα τη θέση σύνδεσης.
Οι προγραμματιστές έπρεπε να ασχοληθούν με τον εκσυγχρονισμό του σχεδιασμού, με αποτέλεσμα το 2013 η επιλογή USB-C εμφανίστηκε στη διάθεση των χρηστών.
Αναβαθμισμένο USB 3.1
Ο σχεδιασμός αυτού του τύπου συνδετήρα περιλαμβάνει επικάλυψη των αγωγών εργασίας και στις δύο πλευρές του βύσματος. Επίσης, στη διεπαφή υπάρχουν πολλές περιττές γραμμές.
Αυτός ο τύπος συνδέσμου χρησιμοποιείται ευρέως στη σύγχρονη κινητή ψηφιακή τεχνολογία.
Η θέση των ακίδων (pin) για τη διασύνδεση τύπου USB-C, που σχετίζεται με τη σειρά της τρίτης προδιαγραφής των συνδετήρων που έχουν σχεδιαστεί για την επικοινωνία διαφόρων ψηφιακών συσκευών
Αξίζει να σημειωθεί τα χαρακτηριστικά του USB Type-C. Για παράδειγμα, οι παράμετροι ταχύτητας για αυτήν τη διεπαφή δείχνουν επίπεδο 10 Gbit / s.
Ο σχεδιασμός του συνδετήρα γίνεται σε συμπαγή σχεδίαση και εξασφαλίζει συμμετρική σύνδεση, επιτρέποντας την εισαγωγή του συνδετήρα σε οποιαδήποτε θέση.
Pinout table συμβατό με τις προδιαγραφές 3.1 (USB-C)
Επικοινωνία | Ονομασία | Λειτουργία | Επικοινωνία | Ονομασία | Λειτουργία |
Α'1 | GND | Γείωση | Β1 | GND | Γείωση |
Α2 | SSTXp1 | TX + | Β2 | SSRXp1 | Rx + |
Α3 | SSTXn1 | TX - | Β3 | SSRXn1 | RX - |
Α4 | Ελαστικό + | Ισχύς + | Β4 | Ελαστικό + | Ισχύς + |
Α5 | CC1 | Κανάλι CFG | Β5 | SBU2 | PPD |
Α6 | Dp1 | USB 2.0 | Β6 | Dn2 | USB 2.0 |
Α7 | Dn1 | USB 2.0 | Β7 | Dp2 | USB 2.0 |
Α8 | SBU1 | PPD | Β8 | CC2 | CFG |
Α9 | Λάστιχο | Θρέψη | Β9 | Λάστιχο | Θρέψη |
Α10 | SSRXn2 | RX - | Β10 | SSTXn2 | TX - |
Α11 | SSRXp2 | Rx + | Β11 | SSTXp2 | TX + |
Α12 | GND | Γείωση | Β12 | GND | Γείωση |
Το επόμενο επίπεδο προδιαγραφών USB 3.2
Εν τω μεταξύ, η διαδικασία βελτίωσης του καθολικού σειριακού διαύλου συνεχίζεται ενεργά. Σε επίπεδο μη κερδοσκοπικού χαρακτήρα, έχει ήδη αναπτυχθεί το ακόλουθο επίπεδο προδιαγραφών - 3.2.
Σύμφωνα με τις διαθέσιμες πληροφορίες, τα χαρακτηριστικά ταχύτητας μιας διασύνδεσης όπως το USB 3.2 υπόσχονται διπλάσιες παραμέτρους από ό, τι μπορεί να κάνει η προηγούμενη σχεδίαση.
Οι προγραμματιστές κατάφεραν να επιτύχουν τέτοιες παραμέτρους εισάγοντας κανάλια πολλαπλών ζωνών μέσω των οποίων η μετάδοση πραγματοποιείται σε ταχύτητες 5 και 10 Gbit / s, αντίστοιχα.
Όπως το Thunderbolt, το USB 3.2 χρησιμοποιεί πολλαπλές ζώνες για να επιτύχει συνολικό εύρος ζώνης, αντί να προσπαθεί να συγχρονίσει και να εκτελέσει ένα κανάλι δύο φορές
Παρεμπιπτόντως, θα πρέπει να σημειωθεί ότι η συμβατότητα μιας πολλά υποσχόμενης διεπαφής με ένα υπάρχον USB-C υποστηρίζεται πλήρως, καθώς η υποδοχή Type-C (όπως έχει ήδη σημειωθεί) διαθέτει πλεονάζουσες επαφές (ακίδες) που παρέχουν μετάδοση σήματος πολλαπλών ζωνών.
Χαρακτηριστικά της καλωδίωσης των καλωδίων στις ακίδες σύνδεσης
Με κάποιες ειδικές τεχνολογικές αποχρώσεις, δεν σημειώνεται η συγκόλληση αγωγών καλωδίων στα τακάκια επαφής των συνδετήρων. Το κύριο πράγμα σε μια τέτοια διαδικασία είναι να διασφαλιστεί ότι το χρώμα των αγωγών καλωδίων που προηγουμένως προστατεύονταν από τη μόνωση από μια συγκεκριμένη επαφή (ακίδα) ταιριάζει.
Έγχρωμη κωδικοποίηση αγωγών μέσα στο συγκρότημα καλωδίων που χρησιμοποιείται για διασυνδέσεις USB. Από πάνω προς τα κάτω, αντίστοιχα, εμφανίζεται το χρωματικό σχήμα των αγωγών καλωδίων για τις προδιαγραφές 2.0, 3.0 και 3.1.
Επίσης, εάν κολλάτε τροποποιήσεις παρωχημένων εκδόσεων, θα πρέπει να λάβετε υπόψη τη διαμόρφωση των συνδέσμων, τις λεγόμενες «πατέρας» και «μητέρα».
Ο αγωγός που συγκολλάται στην επαφή του «πατέρα» πρέπει να αντιστοιχεί στην συγκόλληση στην επαφή της «μητέρας». Πάρτε, για παράδειγμα, την επιλογή συγκόλλησης του καλωδίου στις επαφές USB 2.0.
Οι τέσσερις αγωγοί εργασίας που χρησιμοποιούνται σε αυτήν την εφαρμογή συνήθως υποδεικνύονται από τέσσερα διαφορετικά χρώματα:
- στα κοκκινα;
- άσπρο
- πράσινος
- στα μαύρα.
Κατά συνέπεια, κάθε αγωγός συγκολλάται σε ένα επίθεμα επαφής που φέρει μια προδιαγραφή ενός συνδετήρα παρόμοιου χρώματος. Αυτή η προσέγγιση διευκολύνει σημαντικά το έργο του μηχανικού ηλεκτρονικών, εξαλείφει πιθανά σφάλματα στη διαδικασία καλωδίωσης.
Μια παρόμοια τεχνολογία συγκόλλησης ισχύει για συνδετήρες άλλων σειρών. Η μόνη διαφορά σε τέτοιες περιπτώσεις είναι ο μεγαλύτερος αριθμός αγωγών που πρέπει να κολληθούν. Για να απλοποιήσετε την εργασία σας, είναι βολικό να χρησιμοποιήσετε ένα ειδικό εργαλείο - ένα αξιόπιστο κολλητήρι για συγκόλληση καλωδίων στο σπίτι και ένα απογυμνωτή για να αφαιρέσετε τα άκρα των καλωδίων.
Ανεξάρτητα από τη διαμόρφωση των συνδετήρων, χρησιμοποιείται πάντα η συγκόλληση του αγωγού οθόνης. Αυτός ο αγωγός συγκολλάται στον αντίστοιχο πείρο του συνδετήρα, Ασπίδα - προστατευτική οθόνη.
Υπάρχουν συχνές περιπτώσεις παραβίασης της προστατευτικής οθόνης όταν οι «ειδικοί» δεν βλέπουν το σημείο σε αυτόν τον οδηγό. Ωστόσο, η έλλειψη οθόνης μειώνει δραματικά την απόδοση του καλωδίου USB.
Επομένως, δεν προκαλεί έκπληξη όταν, με σημαντικό μήκος καλωδίου χωρίς οθόνη, ο χρήστης λαμβάνει προβλήματα με τη μορφή παρεμβολών.
Καλωδίωση του συνδετήρα με δύο αγωγούς για την οργάνωση της γραμμής ισχύος για τη συσκευή δότη. Στην πράξη, χρησιμοποιούνται διάφορες επιλογές καλωδίωσης, με βάση τις τεχνικές ανάγκες.
Η συγκόλληση ενός καλωδίου USB είναι δυνατή με διαφορετικούς τρόπους, ανάλογα με τη διαμόρφωση των γραμμών θύρας σε μια συγκεκριμένη συσκευή.
Για παράδειγμα, για να συνδέσετε μια συσκευή σε μια άλλη για να λάβετε μόνο την τάση τροφοδοσίας (5V), αρκεί να κολλήσετε μόνο δύο γραμμές στις αντίστοιχες ακίδες (επαφές).
Το παρακάτω βίντεο απεικονίζει τα κύρια σημεία του pinout των συνδετήρων της σειράς 2.0 και άλλων, εξηγεί οπτικά τις μεμονωμένες λεπτομέρειες των διαδικασιών συγκόλλησης.
Έχοντας πλήρη στοιχεία σχετικά με το pinout των γενικών συνδέσμων σειριακού διαύλου, μπορείτε πάντα να αντιμετωπίσετε το τεχνικό πρόβλημα που σχετίζεται με ελαττώματα αγωγού. Επίσης, αυτές οι πληροφορίες θα είναι χρήσιμες εάν πρέπει να συνδέσετε μη τυπικές ψηφιακές συσκευές.
Θέλετε να συμπληρώσετε το παραπάνω υλικό με χρήσιμα σχόλια ή πολύτιμες συμβουλές αυτο-καλωδίωσης; Γράψτε σχόλια στο παρακάτω μπλοκ, προσθέστε, εάν είναι απαραίτητο, μοναδικό φωτογραφικό υλικό.
Ίσως έχετε ακόμα ερωτήσεις μετά την ανάγνωση του άρθρου; Ρωτήστε τους εδώ - οι ειδικοί μας και οι αρμόδιοι επισκέπτες του ιστότοπου θα προσπαθήσουν να διευκρινίσουν ακατανόητα σημεία.