Распиновка USB

Распиновка USB – это информация, показывающая назначения каждого контакта коннектора соответствующего интерфейса. Универсальная последовательная шина, разработанная фирмами Майкрософт и Компак в далёком 1996 году, постепенно вытеснила из компьютерной техники многие протоколы, к примеру, GamePort, COM и LPT. Кое-где USB уже применяется вместо PS/2.

Универсальная последовательная шина

Считается по-настоящему универсальной, состоит всего из двух проводов. Пара контактов предоставляет подключаемым устройствам питание. Благодаря указанной особенности становится возможным заряжать смартфоны от персональных компьютеров, что намного удобнее, чем постоянно носить (допустим, в гости) кучу адаптеров. Системный блок снабжается большим количеством портов, чтобы одновременно общаться со множеством устройств. Мощнейшие обнаруживают собственный блок питания, прочие 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

Чтобы стало понятнее, при напряжении питания 20 В для USB-PD при указанном токе способен передавать мощность 100 Вт. Этого вполне хватит для подключения струйного принтера. Кстати, если посмотрите очерки в сети, не приводится конкретных цифр. Между тем выяснение мощности потребления предельно простое. Советы для желающих выполнить задачу собственноручно:

  • Изготавливается удлинитель, со шнуром питания без общей изоляции, но с частной изоляцией каждой жилы.
  • Токовым клещами обхватить любую жилу.
  • Принтер включается в работу.
  • Засекаются показания.

Потом полагается умножить ток на 220 В. Точность цифрового индикаторы обычно позволяет засечь доли ампера, что годится для оценки, хватит ли 100 Вт (ток потребления 0,45 А) для наших целей. Ещё проще использовать цифровой мультиметр в нужном режиме. Понятно, что придётся собрать специальный стенд. Уверены, что струйный принтер потребляет намного менее 100 Вт.

Когда стала понятна перспективность технологии (дополнительно — в силу лоббирования интересов интерфейса разработчиками) стали появляться новые версии. Стандартного размера порт с габаритами, выбранными исходя из требования прочности, нельзя применять по массе соображений. Авторы потрудились перевести на русский картинку из Википедии, и теперь читатели узнают, как выглядит распиновка USB-вилки. В розетке на задней стороне системного блока раскладка зеркально отражена.

История развития

Интерфейс считается совместным детищем Эджея Бхата из IBM и форума разработчиков USB. До первого релиза 1.0 порт претерпел немало редакций. Участие с 1994 года принимали семь компаний:

  • Компак (компьютерная и цифровая техника).
  • DEC (сегодня закрыта).
  • Интел (процессоры и прочая электроника).
  • Майкрософт (без комментариев).
  • NEC (больше известна по 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 стало принять единый интерфейс, избавивший большую часть населения от решения сложных технических задач. Сегодня мышь USB начинает работать через доли секунды после подключения без вопросов и уведомлений. Для сравнения – аналог на PS/2 становится виден системе исключительно после перезагрузки. А интерфейс для мышей COM уже давно канул в небытие из-за низких скоростей передачи информации.

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

  1. 1,5 Мбит/с хватало для указателей, джойстиков и прочих манипуляторов.
  2. 12 Мбит/с позволяли подключать внешние накопители.

Для сравнения: порт COM обеспечивал 100 кбит/с. По техническим соображениям продвинутых возможностей достигнуть не удавалось. Первым широко распространённым релизом считают 1.1. Единственный порт через разветвители умел поддерживать одновременно до 127 устройств. Амбиции разработчиков выглядели поистине гигантскими.

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

Во втором поколении появилась возможность питания устройств посредством указанного интерфейса, а пользователь стал радоваться опции Plug-and-Play (включай и играй), немедленно переименованной в Plug-and-Pray (включай и молись). Спецификация развивалась, посредством протокола On-The-Go стало возможным объединять два цифровых устройства без хоста, в этой роли выступал системный блок персонального компьютера. В 2000 году появились первые флэшки, однозначно привязавшие 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 совместимость с прежней версией. И хотя старые кабели соответствуют по габаритам, в силу технических особенностей (учитывая количество проводов) передача информации на полной скорости потребовала бы покупки новых. В упомянутом поколении максимальный ток потребления подключаемых устройств оказался резко увеличен. Одновременно вышел в свет тип С вилок и розеток USB. Понятно, что в изобилии легко запутаться.

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

Разновидности коннекторов

Распиновка USB неодинакова для разных версий порта, расположение контактов и количество меняется. Познакомились с типами А и В (по рисунку). Тип С включает:

  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

Попытаемся сейчас упорядочить озвученный набор информации. До третьего поколения существовали два типа А и В, в каждом по три подвида: обычный, мини и микро. Мини А сейчас считается устаревшим, но все представлены на рисунках. Обычные несут четыре контакта (с английского – пина), прочие – по 5. Назначение 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)

Чтобы понять роль устройства, вспомним, что интерфейсы мини и микро применяются при изготовлении цифровых гаджетов и оргтехники. На системном блоке таких нет. При соединении двух устройств одно становится хостом (доминантой), тогда контакт заземляется, а второе – клиентом (контакт висит в воздухе). Большинство сотовых телефонов, iPad оборудовано сегодня подобными интерфейсами. Через них, кстати, ведётся и подзарядка. Полагаем, что люди порой 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), тип В стал чуть больше по размерам. Вилки типа В USB 2.0 в новые гнезда умещаются, но не наоборот. Разумеется, сохранена электрическая совместимость. USB 3.0 micro B стал состоять из двух слотов. Количество контактов изменилось, увеличилось. Упомянутое 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)

Новый интерфейс одновременно работает на приём и передачу по новому стандарту и имеет обратную совместимость. Технически в один из слотов интерфейса возможно вставить разъем микро В предыдущих версий. Проводка контактов 2 и 3 образуют витую пару, известен «усиленный» интерфейс типа В, где присутствует ещё 2 силовых контакта питания. Все показано на рисунке.

Осталось добавить, что контакты питания обычно чуть длиннее, нежели у данных. Этим обеспечивается сохранность информации на съёмных носителях, где прежде часто регистрировалась потеря. Указанное затруднение и сегодня 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 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 скромный, на уровне подвида mini. Этот интерфейс поддерживается, начиная с операционных систем Windows 8 и Android 6. На системных блоках персональных компьютеров представлен в малом количестве, по большей части предназначен для нетбуков, смартфонов и прочих мобильных устройств. Посмотрите на расположение пинов: благодаря этому шнур вышел реверсивным. Больше нет разницы, какой стороной втыкать коннектор в слот. Это удобно в темноте, ведь часто носим гаджеты на улицу, где в вечернее время освещение недостаточное.