Ще два десятки років тому гніздо USB було в дивину навіть для настільного персонального комп'ютера. Але з часом звичайний стандартний роз'єм перетворився в міні, а пізніше з'явився і мікро. На сьогоднішній день без інтерфейсу цього типу не обходиться ні один мобільний пристрій. Саме з цієї причини зовсім не зайвим буде дізнатися, що ж собою являють, як влаштовані і для чого служать порти USB і мікро-USB.

Специфікація USB-інтерфейсу

З розвитком обчислювальної техніки проблема оперативної передачі інформації між пристроями ставала все більш актуальною. Існуючі стандарти послідовних і паралельних портів вже не могли задовольнити зростаючі потреби і були вкрай незручні у використанні. Перед конструкторами постало завдання створення універсального і, головне, простого у використанні порту з високою швидкістю передачі. Їм і став добре відомий сьогодні кожному користувачеві інтерфейс USB - універсальна послідовна шина (Universal Serial Bus).

Перша версія порту - USB 1.0 - не відрізнялася високою швидкістю передачі даних (1.5 Мбайт / с), але мала властивості універсальності і простоти використання. Інтерфейс відмінно підходив для роботи з найрізноманітнішою периферією і, що особливо важливо, підтримував «гаряче» підключення і режим «включай і працюй». Правда, версія виявилася «сирою» і працювала нестабільно, тому через 2 роки вийшла чергова специфікація - USB 1.1. У ній були виправлені помилки версії USB 1.0.

Протокол USB 2.0 зберіг всі достоїнства попередньої версії і передавав дані вже зі швидкістю до 48 Мбайт / с. Ця версія специфікації була вже набагато корисніше свого старшого побратима. Вона могла підтримувати досить швидкісні зовнішні накопичувачі і забезпечувала передачу великих обсягів інформації за розумний час. Ця версія до сьогоднішнього дня вважається основною - саме з інтерфейсом USB 2.0 випускається переважна більшість периферії і мобільних пристроїв.

Версія протоколу USB 3.0, що з'явилася 10 років тому, має ще більшою (до 600 Мбайт / с) пропускною спроможністю і в змозі обслуговувати по-справжньому швидкісні пристрої. Як і попередники, порт зручний у використанні і має той же архітектурна будова, а значить, дозволяє підключати зовнішні пристрої «на льоту» (гаряче підключення) і самостійно розпізнає їх. В даний час ведеться розробка надшвидкісного протоколу USB 3.2, який дозволить пристроям обмінюватися інформацією на швидкостях до 2.5 Гбайт / с.

Типи USB-роз'ємів

Одночасно з розвитком специфікації розроблялися і нові типи роз'ємів USB. Пов'язано це з тим, що подібним інтерфейсом почали постачати не тільки ПК і периферію до них, а й найрізноманітніші гаджети, в тому числі і мініатюрні. Стандартний ЮСБ-роз'єм, розроблений спочатку, просто не вміщувався в компактних корпусах мобільних пристроїв. На сьогоднішній день існує 3 основних типи портів:

  1. USB;
  2. mini USB;
  3. micro USB.

Саме під них «заточене» більшість периферійних пристроїв і гаджетів.

Три основних на сьогоднішній день типу USB-роз'ємів

Звичайне USB гніздо

Встановлюється в ПК, ноутбуках і периферії до них - принтерах, зовнішніх накопичувачах, маршрутизаторах і ін. Такі ж гнізда мають і універсальні мережеві адаптери.

Стандартні гнізда USB в ПК і мережевому зарядному пристрої

Виделкою до такого типу гнізд оснащуються периферійні пристрої - миші, клавіатури, зовнішні накопичувачі, радіомодулі тощо. Такі ж вилки можна побачити і в кабелях-перехідниках з одного типу роз'єму на інший:

Кабель USB - Мicro USB

Інтерфейс Мini USB

Цей тип інтерфейсу був розроблений для мініатюрних пристроїв, що вимагають передачі інформації - звичайне гніздо в них просто не вміщується. Особливо цей стандарт не прижився через досить громіздкої конструкції розетки, а й сьогодні існує дуже багато гаджетів, які використовують такий тип роз'ємів. Для сполучення з іншими типами, як було сказано вище, випускаються кабелі-перехідники.

Плеєр з міні-ЮСБ та перехідною шнур для нього

Роз'єм micro USB

На сьогоднішній день цей тип роз'ємів є стандартним для малогабаритних пристроїв - їм оснащуються практично всі гаджети - від телефонів і планшетів до плеєрів, навігаторів і камер. Незважаючи на свою компактність і уявну хисткість, конструкція при відповідному зверненні досить міцна, надійна і довговічна. Слідуючи цьому стандарту, такими гніздами оснащуються навіть пристрої, абсолютно не мають потреби в передачі інформації - ліхтарики, радіоприймачі, бездротові навушники тощо. Для чого того ж ліхтарику інтерфейс передачі даних? Вірно, ні до чого. А гніздо в таких пристроях використовується для подачі зовнішнього живлення і зарядки вбудованих акумуляторів.

USB-порти в звичайних ліхтариках служать лише для зарядки акумуляторів

Трохи дивно бачити «віз з реактивним двигуном», але, погодьтеся, це зручно - той же ліхтар можна зарядити за допомогою стандартного кабелю від будь-якого ПК, повербанка або зарядного пристрою з відповідним гніздом.

Окремо слід згадати інтерфейс мікро версії 3.0. Гнізда і вилки в ньому дещо відрізняються від роз'ємів 1.0 і 2.0:

Кабелі USB 3.0 - звичайний, міні і мікро

сумісність версій

Оскільки специфікації інтерфейсів з'являлися практично одна за одною, проблема сумісності стояла досить гостро і конструктори з цим завданням впоралися на «відмінно». Всі три версії специфікації повністю сумісні з протоколом «знизу вгору». Тобто користувачі старих інтерфейсів могли стикувати свої гаджети з більш новими розробками. При цьому розпізнавання самого повільного пристрою в мережі проводиться портами автоматично і не вимагає ніяких дій від користувача.

Що стосується інтерфейсу (терморегулятори, форма гнізд і штекерів), то перша і друга версії сумісні між собою повністю. Версія ж 3.0 сумісна з попередніми лише за типами «звичайний USB» і «mini USB». Роз'єм мікро USB третьої версії вставити в гнізда попередніх не вдасться, але навпаки - будь ласка.

Використання порту для живлення і зарядки

Крім передачі інформації, порти здатні живити зовнішні пристрої. Для цього у всіх модифікаціях гнізд існують два окремих контакту (pin). Це зручно для роботи з зовнішніми пристроями, які не мають власного джерела живлення - flash-пам'яттю, клавіатурою, радіомодулями тощо. Це ж властивість інтерфейсу, як було сказано вище, часто використовується в зовсім вже некомп'ютерних гаджетах.

Цікаво те, що в залежності від завдання інтерфейс може як подавати живлення на зовнішні пристрої, так і отримувати. Якщо ви, наприклад, підключіть планшет до повербанку, то пристрій почне зарядку власного акумулятора. Підключіть до того ж планшету флешку або миша, і напрямок струму зміниться - гаджет буде подавати на периферійний пристрій харчування. Але якщо перемикати напрямок харчування користувачеві не потрібно - все це робиться автоматично - то знати навантажувальну здатність портів все ж треба. Який струм може видати ту чи іншу гніздо?

Згідно зі специфікацією, максимальні струми для версій 1.0, 2.0 і 3.0 відповідно рівні 500, 500 і 900 мА. Проте, далеко не всі гаджети в стані такої ток віддати, а деякі можуть дати і більше. Все буде залежати від конкретного пристрою і режиму його роботи. Як визначити, чи «потягне», наприклад, планшет зовнішній жорсткий диск або буде заряджатися планшет, підключений до ПК?

Звичайно, ця інформація є в супровідній документації на кожне порядне пристрій, але можна використовувати і «метод тику». USB - порт універсальний і досить «розумний». Після підключення пристроїв вони ділять між собою пріоритети і розбираються, чого і скільки потрібно кожному з них.

Якщо планшет не в змозі забезпечити нормальний потік, скажімо, зовнішньому дисковода, то периферійний пристрій просто не включиться. Якщо у ПК не вистачить сил зарядити енергоємний планшет повним струмом, а останній не хоче задовольнятися малим, то зарядка проводитися не буде. Спалити ж порти, оснащені захистом від перевантаження, переполюсовкі і КЗ вам в будь-якому випадку такими експериментами не вдасться.

Теоретично інтерфейс третьої версії смартфона Samsung розрахований на струм в 900 мА, але, швидше за все, самому гаджету стільки не видати

Пристрій-яких телекомунікаційних

Ну і для того, щоб картина по портам USB була повною, необхідно розглянути розводку і призначення контактів кожного з типів. Ця інформація буде корисною не тільки програмістам і «Самоделкин», ремонтують кабелі інтерфейсу і який заміняє розбиті роз'єми в гаджетах, але і простим користувачам, що бажають знати, що до чого.

Терморегулятори гнізд і штекерів

Завдяки тому, що одним з основних завдань перед розробниками стояло можливість сумісності, терморегулятори і розташування контактів розеток і вилок всіх типів за невеликим винятком мало відрізняється одна від одної.

Схема розпаювання контактів на вилці і розетці USB 1.0, 2.0, де:

  • 1 - +5 В;
  • 2 - D-;
  • 3 - D +;
  • 4 - GND.

Розташування контактів на вилці і розетці mini і micro USB 1.0, 2.0, де:

  • 1 - +5 В;
  • 2 - D-;
  • 3 - D +;
  • 4 - GND або не використовується;
  • 5 - GND.

Цокольовка USB вилки і розетки 3.0, де:

  • 1 - +5 В;
  • 2 - D-;
  • 3 - D +;
  • 4 - ID;
  • 5 - GND;
  • 6 - StdA_SSTX-;
  • 7 - StdA_SSTX +;
  • 8 - GND_DRAIN;
  • 9 - StdA_SSRX-;
  • 10 - StdA_SSRX +.

Кольорове маркування провідників

При розпаювання кабелів кожному з контактів роз'єму присвоюється свій колір. Це допомагає уникнути плутанини при виготовленні і полегшує ремонт. Стандартна забарвлення проводів в USB кабелі наступна:

  • 1 - червоний;
  • 2 - білий;
  • 3 - зелений;
  • 4 - чорний (білий для мікро 3.0);
  • 5 - чорний;
  • 6 - синій;
  • 7 - жовтий;
  • 8 - білий;
  • 9 - фіолетовий;
  • 10 - коричневий.

Критерії вибору кабелю

Якщо вам необхідно з'єднати два пристрої по інтерфейсу ЮСБ, а відповідного кабелю немає, то його доведеться купити. Але як вибрати з усього перерахованого вище різноманітності те, що потрібно? Критерій вибору виключно простий - якщо вилки кабелю входять в гнізда пристрою, то у вас в руках те, що потрібно. Єдине, що варто пам'ятати: якщо ви використовуєте кабель версії 2.0 для з'єднання пристроїв з гніздами 3.0, то ці пристрої перейдуть на протокол 2.0, але чудово працюватимуть. І ще один момент. Якщо хоча б один з пристроїв не підтримує протокол 3.0, то немає сенсу купувати зовсім недешевий «троечних» кабель - можна обійтися звичайним для другої версії.

Ноутбук має гнізда версії 2.0, а це значить, що яким би кабелем ви ні з'єднали ці пристрої, вони будуть працювати по протоколу 2.0

Ну і, купуючи кабель, просите інтерфейсний, а не для зарядки. Деякі надто розумні виробники економлять і роблять двопровідні ЮСБ-кабелі для зарядки, припаявши лише шину харчування. На вигляд вони можуть бути точно такими ж, як звичайні інтерфейсні, але коштують набагато дешевше, оскільки не мають проводів для передачі інформації.

Категорія:

Технології