- У чому полягають переваги універсальної послідовної шини?
- Види USB роз'ємів - основні відмінності і особливості
- Класифікація і терморегулятори
- Терморегулятори usb 2.0 роз'єму (типи A і B)
- Терморегулятори usb 3.0 (типи A і B)
- Терморегулятори мікро usb роз'єму
- Терморегулятори міні USB
Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Інтерфейс USB почали широко застосовувати близько 20-ти років тому, якщо бути точним, з весни 1997 року. Саме тоді універсальна послідовна шина була апаратно реалізована в багатьох системних платах персональних комп'ютерів. На поточний момент даний тип підключення периферії до ПК є стандартом, вийшли версії, що дозволили істотно збільшити швидкість обміну даних, з'явилися нові типи конекторів. Спробуємо розібратися в специфікації, терморегулятори і інші особливості USB.
У чому полягають переваги універсальної послідовної шини?
Впровадження даного способу підключення уможливило:
- Оперативно виконувати підключення різних периферійних пристроїв до ПК, починаючи від клавіатури і закінчуючи зовнішніми дисковими накопичувачами.
- Повноцінно використовувати технологію «Plug & Play», що спростило підключення і настройку периферії.
- Відмова від ряду застарілих інтерфейсів, що позитивно відбилося на функціональні можливості обчислювальних систем.
- Шина дозволяє не тільки передавати дані, а й здійснювати харчування пристроїв, що підключаються, з обмеженням по струму навантаження 0, 5 і 0, 9 А для старого і нового покоління. Це уможливило використовувати USB для зарядки телефонів, а також підключення різних гаджетів (міні вентиляторів, підсвічування і т.д.).
- Стало можливим виготовлення мобільних контролерів, наприклад, USB мережевої карти RJ-45, електронних ключів для входу і виходу з системи
Види USB роз'ємів - основні відмінності і особливості
Існує три специфікації (версії) даного типу підключення частково сумісних між собою:
- Найперший варіант, який отримав широке поширення - v 1. Є вдосконаленою модифікацією попередньої версії (1.0), яка практично не вийшла з фази прототипу зважаючи серйозних помилок в протоколі передачі даних. Ця специфікація має наступні характеристики:
- Дворежимна передача даних на високій і низькій швидкості (12, 0 і 1, 50 Мбіт в секунду, відповідно).
- Можливість підключення більше сотні різних пристроїв (з урахуванням хабів).
- Максимальна протяжність шнура 3, 0 і 5, 0 м для високої і низької швидкості обміну, відповідно.
- Номінальна напруга шини - 5, 0 В, допустимий струм навантаження, що підключається - 0, 5 А.
Сьогодні даний стандарт практично не використовується в силу невисоку пропускну здатність.
- Домінуюча на сьогоднішній день друга специфікація .. Цей стандарт повністю сумісний з попередньою модифікацією. Відмітна особливість - наявність високошвидкісного протоколу обміну даними (до 480, 0 Мбіт в секунду).
Завдяки повній апаратної сумісності з молодшою версією, периферійні пристрої даного стандарту можуть бути підключені до попередньої модифікації. Правда при цьому пропускна здатність зменшитися до 35-40 разів, а в деяких випадках і більше.
Оскільки між цими версіями повна сумісність, їх кабелі і конектори ідентичні.
Звернемо увагу що, незважаючи на зазначену в специфікації пропускну здатність, реальна швидкість обміну даними в другому поколінні трохи нижче (близько 30-35 Мбайт в секунду). Це пов'язано з особливістю реалізації протоколу, що веде до затримок між пакетами даних. Оскільки у сучасних накопичувачів швидкість зчитування вчетверо вище, ніж пропускна здатність другий модифікації, тобто, вона не стала задовольняти поточні вимоги.
- Універсальна шина 3-го покоління була розроблена спеціально для вирішення проблем недостатню пропускну спроможність. Згідно зі специфікацією дана модифікація здатне виробляти обмін інформацією на швидкості 5, 0 Гбіт в секунду, що майже втричі перевищує швидкість зчитування сучасних накопичувачів. Штекери і гнізда останньої модифікації прийнято маркувати синім для полегшення ідентифікації приналежності до даної специфікації.
Ще одна особливість третього покоління - збільшення номінального струму до 0, 9 А, що дозволяє здійснювати харчування ряду пристроїв і відмовитися від окремих блоків живлення для них.
Що стосується сумісності з попередньою версією, то вона реалізована частково, детально про це буде розписано нижче.
Класифікація і терморегулятори
Коннектори прийнято класифікувати за типами, їх всього два:
- А - це штекер, що підключається до гнізда «мамі», встановленому на системній платі ПК або USB хабі. За допомогою такого типу з'єднання виробляється підключення USB флешки, клавіатури, мишки і т.д. Дані сполуки повністю сумісні в між початковою версією і другим поколінням. З останньою модифікацією сумісність часткова, тобто пристрої та кабелі з ранніх версій можна підключати до гнізд третього покоління, але не навпаки.
Роз'єми типу А - B - штекер для підключення до гнізда, встановленому на периферійному пристрої, наприклад, принтері. Розміри класичного типу В не дозволяють його використовувати для підключення малогабаритних пристроїв (наприклад, планшетів, мобільних телефонів, цифрових фотоапаратів і т.д.). Щоб виправити ситуацію було прийнято дві стандартні зменшені модифікації типу В: міні і мікро ЮСБ.
Зауважимо, що такі конвектори сумісні тільки між ранніми модифікаціями.
Крім цього, існують подовжувачі для портів даного інтерфейсу. На одному їх кінці встановлений штекер тип А, а на другому гніздо під нього, тобто, по суті, з'єднання «мама» - «тато». Такі шнури можуть бути вельми корисні, наприклад, щоб підключати флешки не залазячи під стіл до системного блоку.
Тепер розглянемо, як проводиться розпаювання контактів для кожного з перерахованих вище типів.
Терморегулятори usb 2.0 роз'єму (типи A і B)
Оскільки фізично штекери і гнізда ранніх версій 1.1 і 2.0 не відрізняються один від одного, ми наведемо розпаювання останньої.
позначення:
- А - гніздо.
- В - штекер.
- 1 - харчування +5, 0 В.
- 2 і 3 сигнальні дроти.
- 4 - маса.
На малюнку розфарбування контактів приведена за кольорами дроти, і відповідає прийнятій специфікації.
Тепер розглянемо розпаювання класичного гнізда В.
позначення:
- А - штекер, що підключається до гнізда на периферійних пристроях.
- В - гніздо на периферійному пристрої.
- 1 - контакт харчування (+5 В).
- 2 і 3 - сигнальні контакти.
- 4 - контакт проводу «маса».
Кольори контактів відповідає прийнятій розфарбуванні проводів в шнурі.
Терморегулятори usb 3.0 (типи A і B)
У третьому поколінні підключення периферійних пристроїв здійснюється по 10 (9, якщо немає екранує обплетення) проводам, відповідно, число контактів також збільшено. Але вони розташовані таким чином, щоб була можливість підключення пристроїв ранніх поколінь. Тобто, контакти +5, 0 В, GND, D + і D-, розташовуються також, як в попередній версії. Розпаювання гнізда типу А представлена на малюнку нижче.
позначення:
- А - штекер.
- В - гніздо.
- 1, 2, 3, 4 - коннектори повністю відповідають терморегулятори штекера для версії 2.0 (див. В на рис. 6), кольору проводів також збігаються.
- 5 (SS_TХ-) і 6 (SS_ТХ +) коннектори проводів передачі даних по протоколу SUPER_SPEED.
- 7 - маса (GND) для сигнальних проводів.
- 8 (SS_RX-) і 9 (SS_RX +) коннектори проводів прийому даних по протоколу SUPER_SPEED.
Кольори на малюнку відповідають загальноприйнятим для даного стандарту.
Як уже згадувалося вище в гніздо даного порту можна вставити штекер більш раннього зразка, відповідно, пропускна здатність при цьому зменшиться. Що стосується штекера третього покоління універсальної шини, то всунути його в гнізда раннього випуску неможливо.
Тепер розглянемо розпаювання контактів для гнізда типу В. На відміну від попереднього виду, таке гніздо несумісне ні з яким штекером ранніх версій.
позначення:
А і В - штекер та гніздо, відповідно.
Цифрові підписи до контактів відповідають опису до малюнка 8.
Колір максимально наближений до кольорового маркування проводів в шнурі.
Терморегулятори мікро usb роз'єму
Для початку наведемо розпаювання для даної специфікації.
Як видно з малюнка, це з'єднання на 5 pin, як в зарядному (А), так і гнізді (В) задіяні чотири контакти. Їх призначення та цифрове і колірне позначення відповідає прийнятому стандарту, який приводився вище.
Опис роз'єму мікро ЮСБ для версії 3.0.
Для цього з'єднання використовується коннектор характерної форми на 10 pin. По суті, він являє собою дві частини по 5 pin кожна, причому одна з них повністю відповідає попередній версії інтерфейсу. Така реалізація кілька незрозуміла, особливо беручи до уваги несумісність цих типів. Ймовірно, розробники планували зробити можливість роботи з роз'ємами ранніх модифікацій, але згодом відмовила від цієї ідеї або поки не здійснили її.
На малюнку представлена терморегулятори штекера (А) і зовнішній вигляд гнізда (В) мікро ЮСБ.
Контакти з 1-го по 5-й повністю відповідають мікро коннектор другого покоління, призначення інших контактів наступне:
- 6 і 7 - передача даних зі швидкісного протоколу (SS_ТХ- і SS_ТХ +, відповідно).
- 8 - маса для високошвидкісних інформаційних каналів.
- 9 і 10 - для отримання даних через зі швидкісного протоколу (SS_RX- і SS_RX +, відповідно).
Терморегулятори міні USB
Даний варіант підключення застосовується тільки в ранніх версіях інтерфейсу, в третьому поколінні такий тип не використовується.
Як бачите, розпаювання штекера і гнізда практично ідентична мікро ЮСБ, відповідно, колірна схема проводів і номера контактів також збігаються. Власне, відмінності полягають лише в формі і розмірах.
У даній статті ми привели тільки стандартні типи з'єднань, багато виробників цифрової техніки практикують впровадження своїх стандартів, там можна зустріти роз'єми на 7 pin, 8 pin і т.д. Це вносить певні складнощі, особливо коли постає питання пошуку зарядника для мобільного телефону. Також необхідно зауважити, що виробники такої «ексклюзивної» продукції не поспішають розповідати, як виконана терморегулятори USB в таких контакторах. Але, як правило, цю інформацію нескладно знайти на тематичних форумах.