Vmesnik USB je priljubljena oblika tehnološke komunikacije na mobilnih in drugih digitalnih napravah. Tovrstne konektorje pogosto najdemo na osebnih računalnikih različnih konfiguracij, na obrobnih računalniških sistemih, na mobilnih telefonih itd.
Značilnost tradicionalnega vmesnika je majhen USB priključek. Za delo se uporabljajo samo 4 zatiči (kontakti) + 1 zaščitna linija ozemljitve. Res je, da je za zadnje naprednejše modifikacije (USB 3.0 Powered-B ali Type-C) značilno povečanje števila delovnih stikov. O čem bomo govorili v tem gradivu. Opisali smo tudi strukturo vmesnika in značilnosti kabelskega ožičenja na priključnih zatičih.
Vrste priključkov USB
Kratica "USB" nosi kratico, ki se v celoti glasi "Universal Series Bus" - univerzalni serijski vodila, zaradi katerega se izvaja hitra digitalna izmenjava podatkov.
Opažena je vsestranskost vmesnika USB:
- nizka poraba energije;
- poenotenje kablov in konektorjev;
- enostavno snemanje izmenjave podatkov;
- visoka raven funkcionalnosti;
- široka podpora za gonilnike različnih naprav.
Kakšna je struktura vmesnika USB in katere vrste priključkov za tehnologijo USB obstajajo v sodobnem svetu elektronike? Poskusimo to ugotoviti.
Tehnološka struktura vmesnika USB 2.0
Priključki, povezani z izdelki, ki so vključeni v skupino specifikacij 1.x - 2.0 (ustvarjena pred letom 2001), so priključeni na štirižični električni kabel, v katerem sta dva prevodnika in še dva prenašata podatke.
Tudi v specifikacijah 1.x - 2.0 ožičenje servisnih USB konektorjev predlaga povezovanje zaščitne pletenice - pravzaprav petega prevodnika.
To je fizična zasnova običajnih priključkov USB, povezanih z drugo specifikacijo. Na levi strani so različice tipa "oče", na desni so različice tipa "mati" in pinout, ki ustrezata obema možnostma
Obstoječe različice univerzalnih serijskih priključkov vodila označenih specifikacij so predstavljene s tremi možnostmi:
- Običajno - tip "A" in "B".
- Mini - tip "A" in "B".
- Mikro - tip "A" in "B".
Razlika med vsemi tremi vrstami izdelkov je v oblikovalskem pristopu. Če so običajni priključki namenjeni uporabi na stacionarni opremi, so mini in mikro konektorji izdelani za uporabo v mobilnih napravah.
To je fizična zasnova konektorjev druge specifikacije iz serije mini in s tem nalepk za priključke Mini USB - tako imenovani pinout, na podlagi katerega uporabnik izvede kabelsko povezavo
Zato sta zadnji dve vrsti značilna miniaturna zasnova in nekoliko spremenjena oblika priključka.
Označna tabela za standardne priključke tipa "A" in "B"
Kontakt | Specifikacija | Kabelski vodnik | Funkcija |
1 | Power + | Rdeča (oranžna) | + 5V |
2 | Podatki - | Bela (zlata) | Podatki - |
3 | Podatki + | Zelena | Podatki + |
4 | Prehrana - | Črno modra) | Zemljo |
Skupaj z izvedbo priključkov mini-A in mini-B ter priključkov micro-A in micro-B obstajajo tudi modifikacije priključkov mini-AV in micro-AV.
Posebnost takšnih struktur je izvedba ožičenja USB vodnikov na 10-polni kontaktni blazinici. Vendar se v praksi takšni konektorji redko uporabljajo.
Priključki Micro USB in Mini USB za priključke tipa A in B
Kontakt | Specifikacija | Kabelski vodnik | Funkcija |
1 | Power + | rdeča | + 5V |
2 | Podatki - | Bela | Podatki - |
3 | Podatki + | Zelena | Podatki + |
4 | Identifikator | – | Gostiteljska naprava |
5 | Prehrana - | Črni | Zemljo |
Tehnološka struktura vmesnikov USB 3.x
Medtem je izboljšanje digitalne opreme do leta 2008 povzročilo moralno staranje specifikacij 1.x - 2.0.
Te vrste vmesnikov niso omogočale povezave nove opreme, na primer zunanjih trdih diskov, tako da je bila zagotovljena višja (več kot 480 Mb / s) hitrost prenosa podatkov.
V skladu s tem se je pojavil popolnoma drugačen vmesnik, označen s specifikacijo 3.0. Za razvoj nove specifikacije je značilno ne le povečana hitrost, ampak tudi povečana jakost toka za 900 mA v primerjavi s 500 mA za USB 2/0.
Jasno je, da je pojav takšnih konektorjev zagotavljal storitve večjemu številu naprav, od katerih se nekatere lahko napajajo neposredno iz univerzalnega vmesnika serijske vodila.
Modifikacija priključkov USB 3.0 različnih vrst: 1 - izvedba "mini" tipa "B"; 2 - standardni izdelek tipa "A"; 3 - razvoj serije "mikro" tipa "B"; 4 - standardna izvedba tipa "C"
Kot lahko vidite na zgornji sliki, imajo vmesniki tretje specifikacije več delovnih stikov (zatičev) kot prejšnja - druga različica. Vendar je tretja različica popolnoma združljiva z "deuce".
Da bi lahko oddajali signale z večjo hitrostjo, so bili razvijalci modelov tretje različice opremljeni z dodatnimi štirimi podatkovnimi linijami in eno vrstico ničelne kontaktne žice. Dopolnjeni kontaktni zatiči so razporejeni v ločeni vrstici.
Tabela oznak za zatiče konektorjev tretje različice za ožičenje USB kabla
Kontakt | Izvedba "A" | Izvedba "B" | Micro-b |
1 | Power + | Power + | Power + |
2 | Podatki - | Podatki - | Podatki - |
3 | Podatki + | Podatki + | Podatki + |
4 | Zemljo | Zemljo | Identifikator |
5 | StdA_SSTX - | StdA_SSTX - | Zemljo |
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 | Zaščita | Zaščita | Zaščita |
Medtem je bila uporaba USB 3.0 vmesnika, zlasti serije A, resna pomanjkljivost v oblikovanju. Priključek ima asimetrično obliko, vendar ne kaže posebej položaja povezave.
Razvijalci so se morali ukvarjati s posodobitvijo zasnove, zaradi česar je leta 2013 na voljo tudi možnost USB-C.
Nadgrajeni USB 3.1
Zasnova te vrste priključkov vključuje podvajanje delovnih vodnikov na obeh straneh čepa. Na vmesniku je tudi več odvečnih linij.
Ta vrsta priključka se široko uporablja v sodobni mobilni digitalni tehnologiji.
Lokacija zatičev za vmesnik tipa USB-C, ki se nanašajo na serijo tretje specifikacije konektorjev, zasnovanih za komunikacijo različne digitalne opreme
Omeniti velja značilnosti USB Type-C. Na primer, parametri hitrosti tega vmesnika kažejo raven 10 Gbit / s.
Zasnova konektorja je izdelana v kompaktni izvedbi in zagotavlja simetrično povezavo, kar omogoča vstavljanje priključka v poljuben položaj.
Tabela vtiska v skladu s specifikacijo 3.1 (USB-C)
Kontakt | Oznaka | Funkcija | Kontakt | Oznaka | Funkcija |
A1 | BND | Ozemljitev | B1 | BND | Ozemljitev |
A2 | SSTXp1 | TX + | B2 | SSRXp1 | Rx + |
A3 | SSTXn1 | TX - | B3 | SSRXn1 | RX - |
A4 | Guma + | Power + | B4 | Guma + | Power + |
A5 | CC1 | Kanal CFG | B5 | SBU2 | PPD |
A6 | Dp1 | USB 2.0 | B6 | Dn2 | USB 2.0 |
A7 | Dn1 | USB 2.0 | B7 | Dp2 | USB 2.0 |
A8 | SBU1 | PPD | B8 | CC2 | CFG |
A9 | Pnevmatika | Prehrana | B9 | Pnevmatika | Prehrana |
A10 | SSRXn2 | RX - | B10 | SSTXn2 | TX - |
A11 | SSRXp2 | Rx + | B11 | SSTXp2 | TX + |
A12 | BND | Ozemljitev | B12 | BND | Ozemljitev |
Naslednja raven specifikacije USB 3.2
Medtem se proces izboljševanja univerzalnega serijskega vodila aktivno nadaljuje. Na neprofitni ravni je bila že razvita naslednja stopnja specifikacij - 3.2.
Glede na razpoložljive informacije hitrostne lastnosti vmesnika, kot je USB 3.2, obetajo dvakrat toliko parametrov, kot jih je zmogel prejšnji dizajn.
Razvijalcem je uspelo doseči takšne parametre z uvedbo večpojasnih kanalov, po katerih se prenos izvaja s hitrostjo 5 in 10 Gbit / s.
Tako kot Thunderbolt tudi USB 3.2 za doseganje celotne pasovne širine uporablja več pasov, namesto da poskuša sinhronizirati in zagnati en kanal dvakrat
Mimogrede, treba je opozoriti, da je združljivost obetavnega vmesnika z obstoječim USB-C v celoti podprta, saj je priključek Type-C (kot že omenjeno) obdarjen z odvečnimi kontakti (zatiči), ki zagotavljajo večpojasni prenos signala.
Značilnosti kabelskih ožičenj na priključnih zatičih
Z nekaterimi posebnimi tehnološkimi odtenki spajkanje kabelskih vodnikov na kontaktnih blazinicah priključkov ni opaziti. Glavna stvar v takem postopku je zagotoviti, da se barva kabelskih vodnikov, predhodno zaščitena pred izolacijo z določenim kontaktnim (zatičem), ujemata.
Barvno kodiranje prevodnikov znotraj sklopa kablov, ki se uporabljajo za vmesnike USB. Od zgoraj navzdol je prikazana barvna shema kabelskih vodnikov s specifikacijami 2.0, 3.0 in 3.1.
Če spajkujete spremembe zastarelih različic, morate upoštevati konfiguracijo konektorjev, tako imenovanih "oče" in "mati".
Vodnik, ki je spajkal na stiku "očeta", bi moral ustrezati spajkanju na "materi". Vzemimo za primer možnost spajkanja kabla na kontakte USB 2.0.
Štirje delovni vodniki, uporabljeni v tej izvedbi, so ponavadi označeni s štirimi različnimi barvami:
- v rdeči barvi;
- bela
- zelena
- v črni barvi.
V skladu s tem je vsak vodnik spajkan na kontaktno blazinico, označeno s specifikacijo konektorja podobne barve. Ta pristop močno olajša delo inženirja elektronike, odpravi morebitne napake v postopku ožičenja.
Podobna tehnologija spajkanja velja za konektorje drugih serij. Edina razlika v takih primerih je večje število vodnikov, ki jih je treba spajkati. Če želite poenostaviti svoje delo, je priročno uporabiti posebno orodje - zanesljiv spajkalnik za spajkanje žic doma in odstranjevalec trakov za striženje koncev žic.
Ne glede na konfiguracijo priključkov se vedno uporablja spajkanje zaslonskega vodnika. Ta prevodnik je spajkan na ustrezen zatič na priključku, Ščitnik - zaščitni zaslon.
Pogosti primeri ignoriranja zaščitnega zaslona so, ko "strokovnjaki" v tem priročniku ne vidijo smisla. Vendar pomanjkanje zaslona močno zmanjša zmogljivost kabla USB.
Zato ne preseneča, ko uporabnik s pomembno dolžino kabla brez zaslona dobi težave v obliki motenj.
Ožičenje konektorja z dvema vodnikoma za organizacijo daljnovoda za napravo darovalca. V praksi se uporabljajo različne možnosti ožičenja, ki temeljijo na tehničnih potrebah.
Spajkanje USB kabla je možno na različne načine, odvisno od konfiguracije linij vrat na določeni napravi.
Na primer, če želite eno napravo priključiti na drugo, da dobite samo napajalno napetost (5 V), je dovolj, da na ustrezne zatiče (kontakte) spajite samo dve liniji.
Spodnji videoposnetek prikazuje glavne točke pritrditve konektorjev serije 2.0 in druge, vizualno razlaga posamezne podrobnosti postopkov spajkanja.
S popolnimi informacijami o izstopu univerzalnih serijskih priključkov vodila se lahko vedno spopadate s tehničnimi težavami, povezanimi z napakami vodnika. Prav tako bodo ti podatki prišli prav, če boste morali povezati nestandardne digitalne naprave.
Ali želite zgornji material dopolniti s koristnimi komentarji ali dragocenimi nasveti za samoožičenje? V spodnji blok napišite komentarje in po potrebi dodajte unikatne foto materiale.
Mogoče imate po branju članka še vedno vprašanja? Vprašajte jih tukaj - naši strokovnjaki in pristojni obiskovalci spletnega mesta bodo poskušali razjasniti nerazumljive točke.