Распиновка USB:руководство для начинающих

В настоящее время легко выполнять проекты, включающие создание физического соединения между хост-контроллером и несколькими другими устройствами с питанием от шины, благодаря интерфейсу USB.

USB означает универсальную последовательную шину и с тех пор заменил своих предшественников (FireWire, последовательный и даже параллельный RS-232) в качестве основного интерфейса для подключения хоста к устройству.

Обычно архитектура системы USB включает в себя хост-контроллер, порты USB и широкий спектр устройств. Кроме того, в некоторых случаях можно добавить дополнительные сетевые USB-концентраторы для создания древовидной структуры подключения.

Однако это только поверхностное представление.

Итак, в этой статье мы объясним все, что касается USB, и приведем различные примеры USB для ваших схем.

Начнем!

Распиновка USB

USB-накопитель

USB имеет четыре экранированных провода, которые работают как контакты. Два из этих проводов предназначены для питания, а два других — для пар дифференциальных сигналов данных. Полная разводка контактов USB приведена в таблице ниже.

Закрепить	Имя	Цвет кабеля	Описание
1	ВКК	Красный	Контакт источника питания +5 В постоянного тока
2	Д-	Белый	Data-pin
3	Д+	Зеленый	USB-кабель для передачи данных Data+
4	GND цифровая земля	Черный	Заземляющий контакт

Как работает USB?

подключение USB-накопителя к ноутбуку

Как и все разъемы, все типы USB-разъемов имеют вилку и розетку, что позволяет подключать устройства в правильном направлении.

Очень важно правильно выполнить USB-подключения, чтобы система могла следовать требуемому протоколу USB. Таким образом, для установления соединения удаленные USB-устройства используют то, что мы называем восходящим соединением. Эти удаленные устройства используют восходящее соединение для подключения к хосту.

Теперь хосты также имеют нисходящие соединения, которые позволяют им подключаться к удаленным устройствам.

Кроме того, вы не можете использовать восходящие и нисходящие соединения взаимозаменяемо. Это поможет вам избежать неправильного подключения и обеспечит подключение кабеля USB только в правильном направлении.

Это также поможет вам избежать некоторых проблем, таких как незаконные петлевые соединения и подключение нисходящего порта к другому нисходящему порту.

Как это работает

Во-первых, USB-устройство покажет свою максимальную скорость, используя подтягивающие резисторы, чтобы подключить клеммы «D+» и «D-» к 3,3 В. Теперь хост или концентратор также будут использовать эти подтягивающие резисторы для обнаружения подключения составного устройства к его порту. Таким образом, без подтягивающего резистора USB не обнаружит подключенное устройство или сломанное устройство или разъем.

Таким образом, когда вы подключаете внешнее устройство в первый раз, хост-устройство сканирует его и загружает правильную версию драйвера, необходимую для запуска устройства. Для этого хост использует идентификатор продукта/идентификатор поставщика (PID/VID), который предоставляет подключенное оборудование или устройство. Как только хост завершит загрузку необходимых драйверов устройств, оборудование/устройство будет готово к использованию.

Примечание. Хост-контроллеры USB имеют свои спецификации. У нас есть Универсальный интерфейс хост-контроллера (UHCI), который работает со всеми типами USB, открытый интерфейс хост-контроллера (OHCI), который работает с USB 1.1, и расширенный интерфейс хост-контроллера (EHCI), который работает с USB 2.0.

Типы разъемов USB

Первоначально кабель USB мог быть только одного из двух типов, и эти два типа включали «Тип A» и «Тип B». Позже мы получили тип USB C, который отличался более высокой скоростью передачи данных и более надежной системой.

В таблице ниже представлен полный обзор различных типов USB.

Распиновка USB-разъема типа A

USB Type-A — самый популярный тип USB-разъема. Кроме того, вы можете найти их на хост-контроллерах, компьютерах, флэш-накопителях и некоторых других элементах. Кроме того, вы можете устанавливать нисходящие соединения только с USB-разъемом типа A, поскольку он используется исключительно для контроллеров и концентраторов.

Флэш-накопитель

Разъемы USB типа A больше, чем другие разъемы, и имеют плоскую и прямоугольную форму. Кроме того, трение удерживает этот разъем на месте, что упрощает его подключение и отсоединение. Однако использовать его в местах, где ваше оборудование может вибрировать, — не лучшая идея.

Схема распиновки разъемов "мама" и "папа"

USB Type-A имеет две версии:мужскую и гнездовую версии. Штыревая версия — это вилка, а розетка — это то, что мы знаем как розетку или порт.

Версии с разъемами типа "мама" используются на хост-контроллерах, а версии с разъемами "папа" обычно используются на таких устройствах, как карты памяти, клавиатуры, мыши и другие устройства для подключения к устройствам хранения данных.

Приложения

• Подходит для большинства персональных компьютеров.
• Также работает с телевизионными и музыкальными системами.
• Вы также можете найти их на игровых консолях и почти во всех зарядных устройствах для портативных мобильных устройств.

Распиновка USB Type-A

Старые версии разъема Type-A имеют четыре контакта, а новые версии — девять контактов. В таблице показаны все контакты разъема Type-A.

Примечание. Все поколения USB-разъема типа A имеют контакты с 1 по 4, а разъемы третьего поколения — с 5 по 9.

Схема контактов USB Type-A

Распиновка USB-B

USB-B — это второй тип разъема, который в основном подходит для подключения периферийных устройств, таких как принтеры и сканеры. К тому же распиновка у них разная.

Разводка выводов USB Type-B

Он имеет почти квадратную форму с небольшим скосом на верхних торцевых углах коннектора. Кроме того, он использует трение, чтобы оставаться на месте при соединении.

USB-порт типа B — это восходящий разъем, который можно найти только на периферийных устройствах. Таким образом, для большинства USB-приложений типа B требуются USB-кабели A-B.

Вот интересный факт:

USB Type-B сводил на нет шансы на создание соединения между двумя хост-компьютерами. Таким образом, помогая предотвратить ущерб.

Приложения

Этот разъем в основном подходит для периферийных устройств, таких как принтеры и сканеры.

Распиновка

Как и USB Type-A, более старые версии Type-B имеют четыре контакта, а новые версии 3.0 — девять контактов. Вот таблица, показывающая все контакты:

Кроме того, есть второй тип разъема Type-B с двумя дополнительными контактами:

10	DPWR	Н/Д	Подача питания на устройство
11	ДГНД	Н/Д	Наземный возврат DPWR

Раскладка выводов типа B

Разъем USB-C

USB Type-C — это спецификация USB, которая постепенно заменяет USB-B. Это крошечный 24-контактный реверсивный штекер, который подходит для USB-кабелей и устройств.

USB-разъемы Type-C могут служить разъемами как для хостов, так и для устройств. Кроме того, вы можете найти USB-разъемы Type-C в самых последних мобильных устройствах.

Схема контактов USB Type C

Распиновка разъема USB-C

USB Type-C имеет 24 контакта, которые можно подключить реверсивно. Вот таблица, показывающая полный список контактов:

Распиновка микро-USB

Меньший разъем стал необходим, поскольку технология требовала меньших размеров USB для многих устройств, таких как современные мобильные телефоны и аудиоустройства. Так родился USB-микроконтроллер.

Для micro USB доступны версии USB Type-A и Type-B, например, 1.0 micro-USB и 2.0 micro-USB. Однако эти версии меньше по размеру, и вы можете использовать их для гораздо более тонкого оборудования.

Кроме того, micro USB является стандартом USB и обеспечивает более высокую скорость передачи данных от внешнего источника.

Распиновки

Стандартные старые разъемы micro USB имеют пять контактов, а менее распространенная версия 3.0 имеет десять контактов. Вот таблица, показывающая контакты разъема micro USB:

Режим четвертого вывода — это то, что мы называем USB on-the-go (OTG). Это позволяет вам переключаться между периферийными ролями и ролями хоста на ваших устройствах. Это также то, что позволяет устройствам решать, какой из них будет действовать в качестве источника питания после подключения. Например, подключение телефона Android к ноутбуку. Ноутбук будет заряжать телефон, если у вас есть кабель только для зарядки, а не телефон для зарядки ноутбука.

Распиновка разъемов USB A и Micro USB

Распиновка микро-USB 3.0

Подведение итогов

Стоит отметить, что иногда можно использовать кабели USB A — USB A для установления соединений между компьютером или USB-устройством и другим USB-устройством с гнездовым портом типа A. Таким образом, вы можете передавать данные между обеими системами.

Концентратор USB

Однако не следует использовать кабельное соединение типа A-A для создания соединений между двумя компьютерами или USB-концентратором и двумя компьютерами. Почему? Что ж, создание такого соединения будет означать, что кабель будет получать одинаковое напряжение (5 В) от обоих компьютеров. Таким образом, подключение обоих источников питания и причинение непоправимого ущерба и других проблем. Иногда это может даже привести к пожару.

Что ж, на этом статья заканчивается. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас есть какие-либо вопросы, и мы будем рады помочь.