Развитие электроники привело к тому, что при соединении устройств используются разные типы разъемов, и USB – наиболее известный из них. Однако я заметил: несмотря на то, что все пользуются USB-кабелями, далеко не все знают, насколько они разные, и что существует такое понятие, как распиновка USB разъема. Чтобы исправить ситуацию, спешу рассказать, какие виды разъемов USB существуют, как устроены, и зачем нужна разлиновка.
Виды USB разъемов: чем сегодня пользуются
Кабели с разъемами USB недаром называются универсальными. Они помогают соединять самые разные устройства, чтобы передать информацию, обменяться данными или с целью подзарядки. Они незаменимы, когда нужно соединить сразу несколько устройств, и обеспечивают их одновременную работу, например, когда к компьютеру подключают не только клавиатуру и мышь, но и, например, планшет или фотоаппарат.
USB – это аббревиатура от английского словосочетания Universal Serial Bus, в переводе – «универсальная последовательная шина». Под шиной подразумевается соединение, а последовательным оно называется по способу переноса данных: они переносятся по каналу (по проводникам) поочередно, в отличие от параллельных шин, где перенос устроен по-другому.
Исторически так сложилось, что последовательно внедрялось три версии USB-разъемов: 1.1, 2.0 и 3.0, разработанных для разных стандартов передачи данных. Первые две спецификации (USB 1.1 и 2.0) имеют между собой полное совмещение, шина 3.0 совмещается с ними частично. Шины обладают следующими особенностями:
- USB 1.1. Первая (самая старая) версия с невысокой скоростью передачи данных. Имеет два рабочих режима: Low-speed и Full-speed. Первый разъем можно встретить в старых мышках и джойстиках; последний помогает обмениваться данными в аудио- и видеоустройствах.
- USB 2.0. Если сравнивать с предыдущей версией, то шина второго поколения обладает увеличенной пропускной способностью. Это самый распространенный вид разъемов с третьим режимом работы High-speed (надпись присутствует на логотипе). Спецификация подходит для подключения внешних жестких дисков, устройств флеш-памяти, твердотельных накопителей и видеоустройств.
- USB 3.0. Усовершенствованная шина отличается возросшей скоростью передачи данных и силой тока, выпускается в синем цвете. Ее можно использовать для зарядки периферийных устройств без использования специального блока питания.
Разъемы трех поколений можно совмещать между собой, но не любым способом. Шина USB 3.0 может работать и с разъемами версии 2.0 (и даже 1.1), но не наоборот (обратная, или частичная совместимость). При этом надо учитывать, что скорость передачи информации снизится.
Ограничения: разъемы, расположение контактов и классификация
Шины первого и второго поколения одинаковы по конфигурации кабелей и коннекторов. Третья версия уже имеет отличия по форме разъема, то есть, по расположению контактов. Для того, чтобы визуально различать разъемы, их маркируют по типам и разновидностям. Маркировка включает буквенные обозначения, а также распиновку или разводку USB разъема.
Шина состоит из четырех проводов (хотя на выходе контактов может быть не только четыре), отвечающих за передачу данных. Два из них нужны для обмена информацией, а два других – для питания. Распиновка (или, по-другому, цоколевка) – это способ идентификации каждого провода.
Классификация версии 1.1, 2.0
Из-за того, что контакты в штекерах могут располагаться совершенно по-разному, разъем USB 3.0 не всегда можно подключить к более ранней версии. Возможность подключения зависит от формы разъемов и штекеров, и определяется таким понятием, как тип. Разъемы USB-кабеля версии 1.1, 2.0 делятся на два типа:
- Type А. Размещается со стороны главного устройства, является питающим.
- Type В. Размещается со стороны периферийного девайса, служит для его присоединения.
Для каждого из типов разработано три стандарта подключения (формфактора), что связано с необходимостью взаимного использования самых разных устройств; к примеру, смартфон часто приходится подсоединять к внешней зарядке или к компьютеру. Формфакторы имеют следующий вид:
- Стандартный. Классический размер интерфейса.
- Mini. В свое время (до появления Micro USB) был основным разъемом для мобильных устройств. Сейчас его значение снижается.
- Micro. Уменьшенный вариант предыдущего стандарта. Его появление обусловлено распространением компактных устройств, от смартфонов и веб-камер до электронных книг.
Классификация версии 3.0
Как и предыдущие версии разъемов, USB 3.0 делится на типы А и В. Однако, здесь имеется только два стандарта подключения: стандартный и Micro; размещение контактов в штекере также имеет отличия.
С 2013 года появилась обновленная вариация интерфейса 3.1, способная передавать данные со скоростью 10 Гбит/с; ее стали классифицировать как USB 3.1 Gen 2 (второе поколение). В связи с этим предыдущий вариант 3.0 поменялся на USB 3.1 Gen 1 (первое поколение). Однако на многих кабелях продолжает встречаться маркировка 3.0 или 3.1 безо всякого указания поколений.
Обновленный интерфейс 3.1 нередко путают с Type-C, но они имеют некоторые отличия. USB Type-C (или USB-C) разрабатывался как спецификация для универсального компактного двухстороннего разъема, предназначенного для USB-кабелей и USB-устройств.
В разъеме Type-C 24 контакта, и особенность заключается в том, что распиновка USB разъема для зарядки имеет зеркальный вид (контакты расположены зеркально, 2х12). Благодаря такому расположению штекер можно подключать к смартфону или другому гаджету любой стороной; оба положения будут правильными.
Существует еще одна разработка – Power Delivery (PD), предоставляющая возможность быстрой зарядки. И здесь также надо иметь в виду, что разъемы Type-C, 3.1 и PD являются разными интерфейсами. Поэтому порт, даже являясь Type-C, может поддерживать или не поддерживать быструю зарядку, если его версия не 3.0, а 2,0.
Если рассмотреть, например, распиновку USB кабеля для зарядки версии Type-C, то можно увидеть, что контакты делятся не только по расположению, пополам на две группы (12 сверху, 12 снизу). Каждая группа делится на шесть смысловых каналов:
- Питание и земля.
- Конфигурирующий и дополнительный.
- USB 2.0 и 3.1/3.0.
Распиновка: когда ее стоит менять
Касательно изделий электронной техники под распиновкой понимают описание разъема, то есть, сколько и каких выводов (контактов) имеется на том или ином штекере. Для обычного использования смартфонов, планшетов и электронных книг эта информация не нужна. Но распиновка микро USB разъема для зарядки или, например, распиновка микро USB на плате необходима тому, кто занимается сборкой и ремонтом электронных гаджетов.
Распиновка имеет вид чертежа или таблицы с описанием выводов. На чертеже, кроме того, может быть указана сторона соединения (если это нужно). Описание, как правило, включает следующую информацию:
- Название и номер вывода, цветовая маркировка оболочки провода.
- Функциональное предназначение.
- Электрические характеристики.
Например, в цветовой распиновке USB 2.0 имеется четыре провода, в USB Micro – пять. Довольно часто нужного переходника не оказывается под рукой, или зарядные устройства не подходят к современной электронной технике. Дело в том, что многие телефоны и планшеты «смотрят», каким способом в зарядном устройстве подключены Data-провода (D+ и D-). Если смартфону что-то «не понравится», то зарядка будет отвергнута, даже если она полностью исправна.
Многие телефоны признают зарядку, только если на ней будут закорочены (соединены) контакты D+ и D- выходного гнезда USB А. Но, если спаять контакты на разъеме, гаджет начинает заряжаться. Важно не ошибиться и сделать припайку правильно. В противном случае при подсоединении кабеля могут возникнуть проблемы, вплоть до короткого замыкания.
О распиновке и разных USB-портах в следующем видео:
Коротко о главном
Для непосвященного многие USB-штекеры выглядят практически одинаково. Но, кроме размера и формы, отличия заключаются в количестве контактов и скорости передачи данных. Распиновка наглядно (по цвету и описанию) показывает строение USB-разъема; одни провода ответственны за питание, другие – за обмен информацией. Зная особенности разных вариантов, можно подобрать нужный кабель или исправить существующий.
Напишите в комментариях, как думаете – стоит ли углубляться в изучение видов и отличий разъемов, если всегда можно получить консультацию у продавца в магазине?
