USB-liides on mobiiltelefonides ja muudes digitaalsetes seadmetes populaarseks tehnoloogilise suhtluse vormiks. Selliseid ühendusi leidub sageli erineva konfiguratsiooniga personaalarvutites, perifeersetes arvutisüsteemides, mobiiltelefonides jne.
Traditsioonilise liidese funktsioon on väikese suurusega USB-pistik. Tööks kasutatakse ainult 4 tihvti (kontaktid) + 1 maandusvarjestusjoont. Tõsi, viimaseid täiustatud modifikatsioone (USB 3.0 Powered-B või Type-C) iseloomustab töötavate kontaktide arvu suurenemine. Millest me selles materjalis räägime. Samuti kirjeldame liidese ülesehitust ja kaabli juhtmestiku omadusi pistikute tihvtidel.
USB-pistikute tüübid
Lühend "USB" kannab lühendit, mis tervikuna loeb nimetust "Universal Series Bus" - universaalne jadasiin, mille tõttu toimub kiire digitaalne andmevahetus.
Märgitakse USB-liidese mitmekülgsust:
- madal energiatarve;
- kaablite ja pistikute ühendamine;
- andmevahetuse lihtne salvestamine;
- kõrge funktsionaalsus;
- lai tugi erinevate seadmete draiveritele.
Milline on USB-liidese struktuur ja millist tüüpi USB-pistikud on tänapäevases elektroonikamaailmas olemas? Proovime selle välja mõelda.
USB 2.0 liidese tehnoloogiline struktuur
Spetsifikatsioonide rühma 1.x - 2.0 (loodud enne 2001. aastat) kuuluvate toodetega seotud pistikud on ühendatud neljajuhtmelise elektrikaabliga, kus kaks juhet on toiteallikad ja veel kaks edastavad andmeid.
Samuti soovitab tehnilistes kirjeldustes 1.x - 2.0 teenuse USB-pistikute juhtmestik ühendada varjestava palmiku - tegelikult viienda juhi.
See on teise spetsifikatsiooniga seotud tavaliste USB-pistikute füüsiline disain. Vasakul on tüübi "isa" versioonid, paremal tüübi "ema" versioonid ja mõlemale variandile vastav pinout
Märgitud spetsifikatsioonidega universaalsete jadaliidesühenduste olemasolevaid versioone tähistab kolm võimalust:
- Tavaline - tüüp "A" ja "B".
- Mini - tüüp "A" ja "B".
- Mikro - tüüp "A" ja "B".
Erinevus kõigi kolme tüüpi toodete vahel seisneb disaini lähenemisviisis. Kui tavalised pistikud on ette nähtud kasutamiseks statsionaarsetel seadmetel, on mini- ja mikroühendused mõeldud kasutamiseks mobiilsetes seadmetes.
See on “mini” -seeria teise spetsifikatsiooni pistikute füüsiline disain ja vastavalt sellele ka Mini-USB-pistikute sildid - nn pinout, mille alusel kasutaja loob kaabliühenduse
Seetõttu iseloomustab kahte viimast tüüpi miniatuurne disain ja veidi muudetud pistiku kuju.
A-tüüpi ja B-tüüpi pistikute tavaline tabel
Võtke ühendust | Spetsifikatsioon | Kaabeljuht | Funktsioon |
1 | Power + | Punane (oranž) | + 5 V |
2 | Andmed - | Valge kuld) | Andmed - |
3 | Data + | Roheline | Data + |
4 | Toitumine - | Must sinine) | Maa |
Koos mini-A ja mini-B pistikute, samuti mikro-A ja mikro-B pistikute täideviimisega on olemas ka mini-AV ja mikro-AV pistikute modifikatsioonid.
Selliste struktuuride eripäraks on USB-juhtmete juhtmete ühendamine 10-kontaktilisel kontaktplangil. Kuid praktikas kasutatakse selliseid pistikuid harva.
Mikro-USB ja Mini-USB-liidese pistikud A- ja B-tüüpi pistikute jaoks
Võtke ühendust | Spetsifikatsioon | Kaabeljuht | Funktsioon |
1 | Power + | Punane | + 5 V |
2 | Andmed - | Valge | Andmed - |
3 | Data + | Roheline | Data + |
4 | Identifier | – | Hostiseade |
5 | Toitumine - | Must | Maa |
USB 3.x liideste tehnoloogiline struktuur
Digitaalseadmete täiustamine 2008. aastaks viis tehniliste kirjelduste 1.x - 2.0 moraalse vananemiseni.
Seda tüüpi liidesed ei võimaldanud ühendada uusi seadmeid, näiteks väliseid kõvakettaid, et tagada suurem (üle 480 Mb / s) andmeedastuskiirus.
Seetõttu ilmus täiesti erinev liides, mis oli tähistatud spetsifikatsiooniga 3.0. Uue spetsifikatsiooni väljatöötamist ei iseloomusta mitte ainult suurenenud kiirus, vaid see annab ka suurenenud voolutugevuse 900 mA versus 500 mA USB 2/0 puhul.
On selge, et selliste pistikute väljanägemine teenindas suuremat arvu seadmeid, millest mõnda saab toita otse universaalse seeriasiini liidese kaudu.
Erinevat tüüpi USB 3.0 pistikute muutmine: 1 - "mini" tüüpi "B" teostamine; 2 - tüüp A tüüp; 3 - "mikro" tüüpi "B" seeria väljatöötamine; 4 - tüüp "C" standardne täitmine
Nagu ülaltoodud pildil näete, on kolmanda spetsifikatsiooni liidestel rohkem töötavaid kontakte (tihvte) kui eelmises - teises versioonis. Kolmas versioon sobib aga täielikult kahega.
Signaalide edastamiseks suurema kiirusega varustati kolmanda versiooni kujunduse arendajad veel nelja andmesideliiniga ja ühe nullkontakti juhtmega. Laiendatud kontakttihvtid on paigutatud eraldi reas.
USB-kaabli ühendamiseks mõeldud kolmanda versiooni konnektorite tihvtide tähistamise tabel
Võtke ühendust | Täide "A" | Täitmine "B" | Mikro-b |
1 | Power + | Power + | Power + |
2 | Andmed - | Andmed - | Andmed - |
3 | Data + | Data + | Data + |
4 | Maa | Maa | Identifier |
5 | StdA_SSTX - | StdA_SSTX - | Maa |
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 | Varjestus | Varjestus | Varjestus |
Samal ajal oli USB 3.0 liidese, eriti A-seeria kasutamine tõsine disainivea. Pistikul on asümmeetriline kuju, kuid see ei tähista konkreetselt ühenduse asukohta.
Arendajad pidid tegelema kujunduse moderniseerimisega, mille tulemusel ilmus 2013. aastal kasutajate käsutusse USB-C variant.
Täiendatud USB 3.1
Seda tüüpi pistikute disain hõlmab pistikute mõlemal küljel asuvate tööjuhtide dubleerimist. Liidesel on ka mitu ülearust rida.
Seda tüüpi konnektorit kasutatakse laialdaselt kaasaegses digitaalses mobiiltehnoloogias.
USB-C tüüpi liidese tihvtide (tihvtide) asukoht, mis on seotud mitmesuguste digitaalseadmete suhtlemiseks mõeldud pistikute kolmanda spetsifikatsiooniga
Väärib märkimist C-tüüpi USB omaduste kohta. Näiteks näitavad selle liidese kiirusparameetrid 10 Gbit / s.
Pistiku konstruktsioon on valmistatud kompaktselt ja see tagab sümmeetrilise ühenduse, võimaldades pistiku paigaldamist mis tahes asendisse.
Spetsifikatsioonile 3.1 vastav pinoutilaud (USB-C)
Võtke ühendust | Määramine | Funktsioon | Võtke ühendust | Määramine | Funktsioon |
A1 | GND | Maandus | B1 | GND | Maandus |
A2 | SSTXp1 | TX + | B2 | SSRXp1 | Rx + |
A3 | SSTXn1 | TX - | B3 | SSRXn1 | RX - |
A4 | Rehv + | Power + | B4 | Rehv + | Power + |
A5 | CC1 | CFG kanal | 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 | Rehv | Toitumine | B9 | Rehv | Toitumine |
A10 | SSRXn2 | RX - | B10 | SSTXn2 | TX - |
A11 | SSRXp2 | Rx + | B11 | SSTXp2 | TX + |
A12 | GND | Maandus | B12 | GND | Maandus |
Järgmine USB 3.2 spetsifikatsiooni tase
Samal ajal jätkub aktiivselt universaalse jadasiini parendamise protsess. Mittetulunduslikul tasandil on järgmine spetsifikatsioonitase juba välja töötatud - 3.2.
Kättesaadava teabe kohaselt lubavad sellise liidese nagu USB 3.2 kiirusomadused kaks korda rohkem parameetreid, kui eelmine disain on võimeline.
Arendajatel õnnestus sellised parameetrid saavutada, võttes kasutusele mitmeribalised kanalid, mille kaudu edastamine toimub vastavalt kiirusel 5 ja 10 Gbit / s.
Nagu Thunderbolt, kasutab ka USB 3.2 kogu ribalaiuse saavutamiseks mitut sagedusriba, selle asemel et proovida ühte kanalit kaks korda sünkroonida ja käitada
Muide, tuleb märkida, et paljutõotava liidese ühilduvus olemasoleva USB-C-ga on täielikult toetatud, kuna C-tüüpi pistik (nagu juba märgitud) on varustatud koondatud kontaktidega (tihvtid), mis pakuvad mitme riba riba signaali edastamist.
Pistikühenduste kaabli juhtmete omadused
Mõnede spetsiaalsete tehnoloogiliste nüansside abil ei märgita kaablijuhtide jootmist pistikute kontaktpindadele. Peamine asi sellises protsessis on tagada, et eelnevalt kindla kontakti (tihvti) abil isolatsiooni eest kaitstud kaablijuhtide värvus vastaks.
USB-liideste jaoks kasutatava kaablikomplekti sees olevate juhtmete värvikoodid. Ülevalt alla on näidatud kaablijuhtide värviskeem spetsifikatsioonide 2.0, 3.0 ja 3.1 jaoks.
Samuti, kui jootate vananenud versioonide modifikatsioone, peaksite arvestama pistikute konfiguratsiooni, nn isa ja ema.
Juht, mis on joodetud "isa" kontaktil, peaks vastama jootmisele "ema" kontaktil. Võtke näiteks kaabli jootmise võimalus USB 2.0 kontaktide külge.
Selles teostuses kasutatud nelja tööjuhti tähistatakse tavaliselt nelja erineva värviga:
- punane;
- valge
- roheline
- mustas.
Vastavalt sellele on iga juht joodetud kontaktipadjaga, millel on sarnase värvi pistiku spetsifikatsioon. See lähenemisviis hõlbustab oluliselt elektroonikainseneri tööd, välistab juhtimisprotsessi võimalikud vead.
Sarnane jootmistehnoloogia kehtib ka teiste seeriate pistikute kohta. Ainus erinevus sellistel juhtudel on jootjate suurem arv. Töö lihtsustamiseks on mugav kasutada spetsiaalset tööriista - usaldusväärset jootekolvi juhtmete jootmiseks kodus ja ribade eemaldamist juhtmete otste riisumiseks.
Sõltumata pistikute konfiguratsioonist kasutatakse alati ekraanijuhi jootmist. See juht on joodetud vastava pistiku külge, Kilp - kaitseekraan.
Kaitseekraani eiramisel on sageli juhtumeid, kui “spetsialistid” ei näe selles juhendis asja. Ekraani puudumine vähendab dramaatiliselt USB-kaabli jõudlust.
Seetõttu pole üllatav, kui ilma ekraanita kaabli märkimisväärse pikkuse korral saab kasutaja probleeme häirete kujul.
Kahe juhtmega konnektori juhtmestik doonoriseadme elektriliini korraldamiseks. Praktikas kasutatakse tehnilistest vajadustest lähtudes erinevaid juhtmestiku võimalusi.
USB-kaabli jootmine on võimalik erineval viisil, sõltuvalt konkreetse seadme pordiliinide konfiguratsioonist.
Näiteks ühe seadme ühendamiseks teise, et saada ainult toitepinge (5 V), piisab, kui joota vastavatele tihvtidele (kontaktidele) ainult kaks rida.
Allolevas videos on näidatud 2,0-seeria pistikute ja muude pistikute põhipunktid, selgitatakse visuaalselt jootmisprotseduuride üksikuid üksikasju.
Omades täielikku teavet universaalsete jadaliidesühenduste kohta, saate alati hakkama juhtide defektidega seotud tehniliste probleemidega. Samuti on see teave kasulik, kui peate ühendama mittestandardseid digitaalseid seadmeid.
Kas soovite ülaltoodud materjali täiendada kasulike kommentaaride või väärtuslike isejuhtmestiku näpunäidetega? Kirjutage kommentaarid allolevasse plokki, lisage vajadusel ainulaadseid fotomaterjale.
Võib-olla on teil pärast artikli lugemist veel küsimusi? Küsige neid siit - meie eksperdid ja pädevad saidi külastajad püüavad arusaamatuid punkte selgitada.