Распиновка USB

Распиновка USB – это информация, показывающая назначения каждого контакта коннектора соответствующего интерфейса. Нужно сказать, что универсальная последовательная шина, разработанная фирмами Майкрософт и Компак в далёком 1996 году, со временем вытеснила из компьютерной техники многие протоколы, например, GamePort, COM и LPT. Кое-где USB уже применяется вместо PS/2.

Универсальная последовательная шина

Является по-настоящему универсальной, хотя состоит всего из двух проводов. Кроме того пара контактов предоставляет подключаемым устройствам питание. Именно благодаря этой особенности становится возможным заряжать смартфоны от персональных компьютеров, что намного удобнее, чем постоянно носить с собой (например, в гости) кучу адаптеров. Системный блок обычно снабжается достаточно большим количеством портов, чтобы одновременно общаться со множеством устройств. Самые мощные из них обычно имеют собственный блок питания, а другие берут энергию прямо по проводу.

По этой причине с ростом номера поколения стандарта увеличивается и лимит тока, передаваемого посредством интерфейса:

  1. Ток потребления устройств через USB 0 до 0,5 A.
  2. Ток потребления устройств через USB 0 до 0,9 A.
  3. Ток потребления устройств через USB BC 2 до 1,5 A.
  4. Ток потребления устройств через USB Type C до 3 A.
  5. Ток потребления устройств через USB-PD до 5 А.
Универсальная распиновка

Универсальная распиновка

Что было более понятно, при напряжении питания порядка 20 В для USB-PD при указанном токе может передавать мощность 100 Вт. Этого вполне хватило бы для подключения струйного принтера. Кстати, если посмотрите очерки в сети, то нигде толком не приводится конкретных цифр. Между тем процесс выяснения мощности потребления предельно прост. Вот несколько советов для тех, кто хочет это сделать своими руками:

  • Изготавливается удлинитель, шнур питания которого лишён общей изоляции, но не частной изоляции каждой жилы.
  • Токовым клещами нужно обхватить любую из жил.
  • Принтер включается в работу.
  • Засекаются показания.

Затем нужно всего лишь умножить ток на 220 В. Точность цифрового индикаторы обычно позволяет засечь доли ампера, что вполне годится для оценки того, хватит ли 100 Вт (ток потребления порядка 0,45 А) для наших целей. Ещё проще использовать цифровой мультиметр в нужном режиме. Понятно, что придётся для этого также собрать специальный стенд. Мы уверены, что струйный принтер потребляет намного менее 100 Вт.

По мере того, как стала понятна вся перспективность технологии (а также в силу лоббирования интересов интерфейса разработчиками) стали появляться новые версии. Обычного размера порт, габариты которого выбирались, исходя из требования прочности, нельзя было применять кое-где по многим соображениям. Мы взяли на себя труд перевести на русский картинку из Википедии, и теперь наши читатели могут ознакомиться, как выглядит распиновка USB-вилки. В розетке на задней стороне системного блока раскладка будет зеркально отражена.

История развития

Интерфейс можно считать совместным детищем Эджея Бхата из IBM и форума разработчиков USB. До своего первого релиза 1.0 порт претерпел множество редакций. Участие с 1994 года принимали следующие семь компаний:

  • Компак (компьютерная и цифровая техника).
  • DEC (в настоящий момент закрыта).
  • Интел (процессоры и прочая электроника).
  • Майкрософт (без комментариев).
  • NEC (больше всего известна, DVD-приводам).
  • IBM (производитель программного и комплектующих).
  • Нортел (основана Александром Беллом, специализируется в сегменте связи).
Типы USB разъёмов

Типы USB разъёмов

Целью стала интеграция. Производители электроники понимали, что обилие разновидностей интерфейсов путает потребителя, снижая спрос на изделия. В этом смысле конкурентоспособным решением было принять единый интерфейс, который избавил бы большую часть населения от решения сложных технических проблем. Сегодня мышь USB начинает работать через доли секунды после подключения без каких-либо вопросов и уведомлений. Для сравнения – аналог на PS/2 обычно становится виден системе только после перезагрузки. Ну, а интерфейс для мышей COM уже давно канул в небытие из-за низких скоростей передачи информации.

Читайте также:  Плоский конденсатор

Таким образом, шина получилась не просто универсальной, но и простой для понимания. Хотя сложное оборудование по-прежнему требует установки специальных драйверов. Однако даже мышь A4Tech X7 со всеми её макросами начинает выполнять общие функции сразу же. И только использование специальных возможностей вызывает необходимость установки драйвера. Иными словами, возможности порта действительно уникальны. Уже первый релиз поддерживался на уровне операционной системы Windows 95 второй версии и предоставлял пользователю целых две скорости:

  1. 1,5 Мбит/с вполне хватало для указателей, джойстиков и прочих манипуляторов.
  2. 12 Мбит/с позволяли в то время подключать внешний накопители.

Для сравнения: порт COM обеспечивал порядка 100 кбит/с. По техническим соображениям более продвинутых возможностей достигнуть не удавалось. Первым широко распространённым релизом можно считать 1.1. Один-единственный порт через разветвители мог поддерживать одновременно до 127 устройств. Из одного этого можно понять, что амбиции разработчиков были поистине гигантскими.

Для аппаратной поддержки компанией IBM стали выпускаться специальные чипы, которые производители материнских плат должны были использовать в составе своей продукции. Популяризации интерфейса способствовал успех компьютеров iMac фирмы Apple. В апреле 2000 года была анонсирована спецификация USB 2.0, в которой максимальная скорость передачи данных выросла в 40 раз по сравнению с первым релизом. Порт оставлял полную совместимость с предыдущими версиями и теперь уже поддерживал целых три битрейта.

Именно во втором поколении появилась возможность питания устройств посредством этого интерфейса, а пользователь стал радоваться опции Plug-and-Play (включай и играй), которую некоторые тут же окрестили Plug-and-Pray (включай и молись). Как бы то ни было, спецификация развивалась и посредством протокола On-The-Go стало возможным объединять два цифровых устройства без хоста, которым обычно служил системный блок персонального компьютера. Именно в 2000 году появились первые флэшки, которые однозначно привязали сердца пользователей к новому интерфейсу. В то время носитель вмещал целых 8 МБ данных.

Интерфейс 2010 года USB 3.0 поддерживает четыре (три унаследованных и одну новую – SuperSpeed) скорости до 4,8 Гбит/с (а USB 3.1 уже до 10 Гбит/с), оставляя полную совместимость с прежней версией. И хотя старые кабели соответствуют по габаритам, но в силу технических особенностей (хотя бы количество проводов) передача информации на полной скорости потребовала бы покупки новых. Именно в этом поколении максимальный ток потребления подключаемых устройств был резко увеличен. Одновременно вышел в свет тип С вилок и розеток USB. Понятно, что в таком обилии легко запутаться.

Отличительной чертой коннекторов является наличие характерного значка в виде трезубца со стрелками на концах там, где этот логотип помещается.

Разновидности коннекторов

Не сложно догадаться, что распиновка USB неодинакова для разных версий порта, потому и расположение контактов меняется, и количество их разное. Мы уже познакомились с типами А и В (по рисунку), но это только цветочки. Тип С включает в себя:

  1. Четыре пары контактов питания.
  2. Две пары старых протоколов передачи USB0.
  3. Четыре высокоскоростные шины данных SuperSpeed.
  4. Два контакта полосы передачи данных.
  5. Два конфигурационных контакта.
Распиновка с типами А и В

Распиновка с типами А и В

Мы попытаемся сейчас упорядочить весь этот набор информации. Начнём с того, что до третьего поколения существовали только два типа А и В, но в каждом из них было по три подвида: обычный, мини и микро. Мини А на сегодняшний день считается устаревшим, но все эти представлены наших рисунках. Обычные имеют по четыре контакта (с английского – пина), а прочие – по 5. Назначение их мы приводим в таблице:

НормальныйМини и микро
1+5 В (провод красный, оранжевый)+5 В (провод красный, оранжевый)
2Данные — (провод белый, золотой)Данные — (провод белый, золотой)
3Данные + (провод зелёный)Данные + (провод зелёный)
4Земля (провод чёрный, синий)Идентификатор роли устройства
5Земля (провод чёрный, синий)
Читайте также:  Газоразрядная лампа

Чтобы понять, что такое роль устройства, нужно вспомнить, что интерфейсы мини и микро обычно применяются при изготовлении цифровых гаджетов и оргтехники. На системном блоке таких обычно не имеется. При соединении двух устройств одно из них является хостом (доминантой), и тогда контакт должен быть заземлён, а второе – клиентом (контакт висит в воздухе). Большинство сотовых телефонов, iPad оборудовано сегодня такими интерфейсами. Через них, кстати, ведётся и подзарядка. Мы полагаем, что многие даже не знают о возможностях опции On-The-Go.

Разъёмы коннекторов

Разъёмы коннекторов

Коннекторы типа А без изменений пережили все поколения (если не считать, что мини устарел), а тип В стал чуть-чуть больше по размерам. Поэтому вилки типа В USB 2.0 в новые гнезда умещаются, но не наоборот. Разумеется, сохранена электрическая совместимость. Кроме того USB 3.0 micro B стал состоять из двух слотов. Количество контактов изменилось, их стало больше. Все это показано на рисунке, а ниже приведена таблица назначения контактов.

Назначение контактов разъёма Micro-B USB 3.0
1Питание 5 В
2USB 2.0 Дата —
3USB 2.0 Дата +
4Идентификатор роли устройства
5Земля питания
6USB 3.0 Передача —
7USB 3.0 Передача +
8Земля
9USB 3.0 Приём —
10USB 3.0 Приём +
Назначение контактов разъёма USB 3.0
1Питание 5 В (провод красный)
2USB 2.0 Дата — (провод белый)
3USB 2.0 Дата + (провод зелёный)
4Земля питания (провод чёрный)
5USB 3.0 Передача — (провод синий)
6USB 3.0 Передача + (провод жёлтый)
7Земля сигнала (цвет провода не определён)
8USB 3.0 Приём — (провод фиолетовый)
9USB 3.0 Приём + (провод оранжевый)

Мы видим, что новый интерфейс одновременно работает на приём и передачу по новому стандарту и имеет обратную совместимость. Технически в один из слотов интерфейса можно вставить разъем микро В предыдущих версий. Проводка контактов 2 и 3 образуют витую пару, кроме того в природе имеется «усиленный» интерфейс типа В, где присутствует ещё 2 силовых контакта питания. Все показано на рисунке.

Нам осталось к этому добавить, что контакты питания обычно чуть длиннее, нежели у данных. Этим обеспечивается сохранность информации на съёмных носителях, где до этого часто регистрировалась потеря. Эта проблема и по сей день учитывается в операционных системах, где присутствует опция извлечения съёмного носителя. Удлинение контактов питания обеспечивает их приоритет во включении даже при физическом перекосе разъёма.

Коннектор USB Type-C

Данный коннектор вмещает целых 24 контакта, распиновка USB-вилки приведена ниже, рисунок смотрите в разделе.

Распиновка вилки

Распиновка вилки

Назначение контактов коннектора USB Type C
1А1 Земля (провод платиновый)
2А2 USB 3.0 Передача +
3А3 USB 3.0 Передача —
4А4 Питание
5А5 Канал конфигурации
6А6 USB 2.0 Дата +
7А7 USB 2.0 Дата —
8А8 Полоса передачи данных
9А9 Питание
10А10 USB 3.0 Приём +
11А11 USB 3.0 Приём —
12А12 Земля
13А1 Земля (провод платиновый)
14А2 USB 3.0 Передача +
15А3 USB 3.0 Передача —
16А4 Питание
17А5 Канал конфигурации
18А6 USB 2.0 Дата +
19А7 USB 2.0 Дата —
20А8 Полоса передачи данных
21А9 Питание
22А10 USB 3.0 Приём +
23А11 USB 3.0 Приём —
24А12 Земля
USB коннектор Type-C

USB коннектор Type-C

Несмотря на обилие контактов размер коннекторов USB 3.0 Type C достаточно скромный. Где-то на уровне подвида mini. Этот интерфейс поддерживается, начиная с операционных систем Windows 8 и Android 6. На системных блоках персональных компьютеров представлен в скромном количестве, а по большей части предназначен для нетбуков, смартфонов и прочих мобильных устройств. Обратите внимание на расположение пинов: благодаря этому шнур вышел реверсивным. Больше нет разницы, какой стороной втыкать коннектор в слот. Нет и слов, как это удобно в темноте, ведь так часто мы носим с собой гаджеты на улицу, где в вечернее время освещение недостаточное.