USB интерфейсът е популярна форма на технологична комуникация на мобилни и други цифрови устройства. Съединителите от този вид често се намират на персонални компютри с различни конфигурации, периферни компютърни системи, мобилни телефони и др.
Особеността на традиционния интерфейс - USB pinout малка площ. За работа се използват само 4 щифта (контакти) + 1 заземителна линия. Наистина, най-новите по-напреднали модификации (USB 3.0 Powered-B или Type-C) се характеризират с увеличаване на броя на работните контакти. Това, за което ще говорим в този материал. Също така описваме структурата на интерфейса и разкомплектоването на кабела на щифтовете на съединителя.
Видове USB конектори
Абревиатурата “USB” носи съкращението, което в неразделна форма е като “Universal Series Bus” - универсална серийна шина, благодарение на която се извършва високоскоростният обмен на цифрови данни.
Отбелязва се гъвкавостта на USB интерфейса:
- ниска консумация на енергия;
- унифициране на кабели и конектори;
- просто регистриране на обмен на данни;
- високо ниво на функционалност;
- широка подкрепа за драйвери на различни устройства.
Каква е структурата на USB интерфейса и какви са типовете USB съединители в съвременния свят на електрониката? Нека се опитаме да го разберем.
Технологичната структура на интерфейса USB 2.0
Съединителите, свързани с продуктите, принадлежащи към групата спецификации 1.x - 2.0 (създадени преди 2001 г.), са свързани с четирипроводник електрически кабел, където се доставят два проводника и още две предаващи данни.
Също така в спецификациите 1.x - 2.0, pinout на обслужващите USB конектори предполага свързването на екранираща оплетка - всъщност, петият проводник.
Това е физическата производителност на нормалните USB конектори, свързани с втората спецификация. Отляво е показан типът "баща", а в дясно - вида на "майката" и съответната разпила за двата варианта
Съществуващите версии на съединителите с универсална серийна шина на посочените спецификации са представени в три варианта:
- Нормално - тип "А" и "Б".
- Мини - тип "А" и "Б".
- Микро - тип "А" и "Б".
Разликата между трите вида продукти е в подхода на проектиране. Ако нормалните конектори са предназначени за използване в стационарна технология, мини и микро съединителите са направени за използване в мобилни устройства.
Това е физическото представяне на конекторите от втора спецификация от серията "mini" и съответно етикетите за Mini USB конекторите - така наречената pinout, на базата на която потребителят извършва кабелна връзка
Следователно, последните два вида се характеризират с миниатюрна версия и леко променена форма на конектора.
Таблица на щипци от стандартни конектори от тип "А" и "Б"
| контакт | спецификация | Кабелен проводник | функция |
| 1 | Power + | Червено (оранжево) | + 5V |
| 2 | Данни - | Бяло (златно) | Данни - |
| 3 | Данни + | зелен | Данни + |
| 4 | Мощност - | Черен (син) | земя |
Наред с производителността на mini-A и mini-B конекторите, както и микро-A и micro-B конекторите, има модификации на mini-AB и micro-AB конектори.
Отличителна черта на такива структури е изпълнението на запояване на YUSB проводници на 10-пинов контакт. На практика обаче тези съединители рядко се използват.
Интерфейс за таблица с разделители Micro USB и Mini USB тип "A" и "B"
| контакт | спецификация | Кабелен проводник | функция |
| 1 | Power + | червен | + 5V |
| 2 | Данни - | бял | Данни - |
| 3 | Данни + | зелен | Данни + |
| 4 | идентификатор | - | Хост - устройство |
| 5 | Мощност - | черно | земя |
Технологична структура на USB 3.x интерфейси
Междувременно подобряването на цифровото оборудване до 2008 г. доведе до остаряване на спецификациите 1.x - 2.0.
Тези видове интерфейс не позволяват свързване на ново оборудване, например външни твърди дискове, така че е осигурена по-висока скорост на пренос на данни (по-голяма от 480 Mb / s).
Съответно се появи съвсем различен интерфейс, маркиран със спецификация 3.0. Разработването на новата спецификация се характеризира не само с увеличена скорост, но и с увеличен ампераж - 900 mA срещу 500 mA за USB 2/0.
Ясно е, че появата на такива конектори осигуряваше обслужване на по-голям брой устройства, някои от които могат да се захранват директно от интерфейса на универсалната серийна шина.
Модификация на USB 3.0 конектори от различен тип: 1 - изпълнение на “mini” тип “B”; 2 - стандартен тип продукт "А"; 3 - разработване на серия “микро” тип “В”; 4 - стандартен тип „C“
Както може да се види на снимката по-горе, интерфейсите на третата спецификация имат повече работни контакти (пинове) от предишната - втората версия. Третата версия обаче е напълно съвместима с "две".
За да могат да предават сигнали с по-висока скорост, разработчиците на конструкции от трета версия са снабдени с допълнителни четири информационни линии и един ред от нулевия контакт. Разширените контактни щифтове се намират в отделен ред.
Таблица на обозначенията на щифтовете на конекторите на третата версия за окабеляване на USB кабел
| контакт | Изпълнение "А" | Изпълнение "Б" | Micro-B |
| 1 | Power + | Power + | Power + |
| 2 | Данни - | Данни - | Данни - |
| 3 | Данни + | Данни + | Данни + |
| 4 | земя | земя | идентификатор |
| 5 | StdA_SSTX - | StdA_SSTX - | земя |
| 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 | скрининг | скрининг | скрининг |
Междувременно, използването на USB 3.0 интерфейса, по-специално серията “A”, беше сериозен недостатък в проекта. Конекторът има асиметрична форма, но не посочва специфично позицията на връзката.
Разработчиците трябваше да се справят с модернизацията на дизайна, в резултат на което през 2013 г. опцията USB-C се появи на разположение на потребителите.
Актуализирана версия на USB 3.1 конектора
Конструкцията на този тип конектор предполага дублиране на работните проводници от двете страни на щекера. Също така на интерфейса има няколко резервни линии.
Този тип конектор се използва широко в съвременната мобилна цифрова технология.
Местоположението на контактите (щифтовете) за интерфейс тип USB-C, принадлежащи към серия от трета спецификация на конектори, предназначени за комуникация на различни цифрови устройства
Заслужава да се отбележат характеристиките на USB Type-C. Например параметрите на скоростта за този интерфейс показват нивото - 10 Gbit / s.
Конструкцията на конектора е направена в компактен дизайн и осигурява симетрията на връзката, позволявайки на конектора да бъде поставен във всяка позиция.
Таблица на щипци съгласно спецификация 3.1 (USB-C)
| контакт | предназначение | функция | контакт | предназначение | функция |
| A1 | GND | заземяване | B1 | GND | заземяване |
| A2 | SSTXp1 | Tx + | B2 | SSRXp1 | Rx + |
| A3 | SSTXn1 | Tx - | B3 | SSRXn1 | Rx - |
| A4 | Гума + | Power + | B4 | Гума + | Power + |
| A5 | CC1 | CFG канал | B5 | SBU2 | PPD |
| A6 | DP1 | USB 2.0 | B6 | Dn2 | USB 2.0 |
| A7 | Dn1 | USB 2.0 | B7 | DP2 | USB 2.0 |
| A8 | SBU1 | PPD | B8 | СС2 | CFG |
| A9 | гума | храна | B9 | гума | храна |
| A10 | SSRXn2 | Rx - | B10 | SSTXn2 | Tx - |
| A11 | SSRXp2 | Rx + | B11 | SSTXp2 | Tx + |
| A12 | GND | заземяване | B12 | GND | заземяване |
Следващото ниво на USB 3.2 спецификация
Междувременно процесът на подобряване на универсалната серийна шина продължава активно. На нестопанско ниво вече е разработено следващото ниво на спецификация - 3.2.
Според наличната информация, скоростта на USB 3.2 интерфейса обещава два пъти по-големи параметри, отколкото може да даде предишният дизайн.
Разработчиците успяха да постигнат такива параметри чрез въвеждане на многолентови канали, чрез които се извършва предаването съответно на 5 и 10 Gbit / s.
Подобно на Thunderbolt, USB 3.2 използва множество ленти за постигане на обща пропускателна способност, вместо да се опитва да синхронизира и изпълни един канал два пъти
Между другото, трябва да се отбележи, че съвместимостта на перспективния интерфейс с вече съществуващия USB-C е напълно поддържана, тъй като тип-C конекторът (както вече беше отбелязано) е снабден с резервни контакти (пинове), осигуряващи мулти-лентова сигнализация.
Характеристики на разкачване на кабели върху щифтове на конектори
Няма специални технологични нюанси на запояване на кабелните проводници върху контактните подложки на конекторите. Основното в този процес е да се гарантира, че цветът на предварително изолираните кабелни проводници съответства на специфичен щифт (щифт).
Цветна маркировка на проводници вътре в кабелния комплект, използван за USB интерфейси. От горе до долу е показана оцветяването на кабелните проводници съответно за спецификации 2.0, 3.0 и 3.1.
Също така, ако се извършват модификации на окабеляване на остарели версии, трябва да се вземе предвид конфигурацията на съединителите, така наречените "баща" и "майка".
Диригент, запечатан върху контакта "баща", трябва да съвпада с запояването при контакт "майка". Вземете, например, опцията за разкомплектоване на кабели на USB 2.0 игли.
Четирите работни проводника, използвани в тази версия, обикновено са маркирани с четири различни цвята:
- червен;
- бяло;
- зелен;
- черно.
Съответно, всеки проводник е запоен към контактна площадка, маркирана със спецификация на конектор с подобен цвят. Този подход значително улеснява работата на инженера по електроника, елиминира възможните грешки в процеса на запояване.
Подобна технология за запояване се прилага и за конектори от други серии. Единствената разлика в такива случаи е по-големият брой проводници, които трябва да се запоят. За да се опрости работата си, е удобно да се използва специален инструмент - надежден поялник за запояване на жици у дома и стриптизьорка за отстраняване на изолацията от краищата на проводниците.
Независимо от конфигурацията на конектора, винаги се използва спойка на проводника на екрана. Този проводник е запоен към съответния контакт на конектора, щитът е защитен щит .
Има чести случаи на пренебрегване на защитния екран, когато "експертите" не виждат смисъла в този изследовател. Въпреки това, липсата на екран драстично намалява характеристиките на USB кабела.
Следователно, не е изненадващо, че при значителна дължина на кабела без екран, потребителят получава проблеми под формата на смущения.
Конектор за свързване на два проводника под организацията на захранващата линия за донорното устройство. На практика съществуват различни варианти на разправии, основани на техническите нужди.
Изключете USB кабела от различни опции, в зависимост от конфигурацията на портовите линии на конкретно устройство.
Например, за да се свърже едно устройство с друго, за да се получи само захранващо напрежение (5V), достатъчно е да се запоят само две линии на съответните щифтове (контакти).
Заключения и полезно видео по темата
Видеото по-долу показва най-важните моменти от разделителната кутия на серия 2.0 и други конектори, визуално обяснява отделните детайли на производството на процедурите за запояване.
С пълна информация за свързване на универсални серийни шини винаги можете да се справите с технически проблем с дефекти на проводника. Също така, тази информация определено е полезна, ако трябва да свържете нестандартни цифрови устройства.
Искате ли да допълните горепосочения материал с полезни бележки или полезни съвети за самостоятелно свързване? Напишете коментари в блока по-долу, добавете, ако е необходимо, уникални фотографски материали.
Може би имате въпроси, след като прочетете статията? Попитайте ги тук - нашите експерти и компетентни посетители на сайта ще се опитат да изяснят неразбираемите моменти.