Sơ đồ chân kết nối USB: USB, mini-USB, micro-USB. Đầu nối mini-USB bị rơi

USB (Bus nối tiếp vạn năng- “bus nối tiếp đa năng”) - giao diện truyền dữ liệu nối tiếp cho các thiết bị ngoại vi tốc độ trung bình và tốc độ thấp. Cáp 4 dây dùng để kết nối, trong đó có 2 dây dùng để nhận và truyền dữ liệu, 2 dây dùng để cấp nguồn cho thiết bị ngoại vi. Nhờ tích hợp sẵn Đường dây điện USB cho phép bạn kết nối các thiết bị ngoại vi mà không cần nguồn điện riêng.

Thông tin cơ bản về USB

cáp USB bao gồm 4 dây dẫn bằng đồng - 2 dây dẫn nguồn và 2 dây dẫn dữ liệu xoắn đôi và một dây bện nối đất (màn hình).cáp USB có các mẹo vật lý khác nhau “với thiết bị” và “với máy chủ”. Có thể triển khai thiết bị USB mà không cần cáp, với đầu “to-host” được tích hợp trong vỏ. Cũng có thể tích hợp vĩnh viễn cáp vào thiết bị(ví dụ: bàn phím USB, Web camera, chuột USB), mặc dù tiêu chuẩn cấm điều này đối với các thiết bị tốc độ cao và đầy đủ.

xe buýt USBđược định hướng chặt chẽ, tức là nó có khái niệm “thiết bị chính” (máy chủ, còn được gọi là bộ điều khiển USB, thường được tích hợp trong chip cầu nam trên bo mạch chủ) và “thiết bị ngoại vi”.

Các thiết bị có thể nhận nguồn điện +5 V từ bus nhưng cũng có thể yêu cầu nguồn điện bên ngoài. Chế độ chờ cũng được hỗ trợ cho các thiết bị và bộ chia theo lệnh từ xe buýt, loại bỏ nguồn điện chính trong khi vẫn duy trì nguồn điện dự phòng và bật nguồn theo lệnh từ xe buýt.

Hỗ trợ USBCắm và rút nóng các thiết bị. Điều này có thể thực hiện được do chiều dài của dây dẫn tiếp điểm nối đất tăng lên so với dây dẫn tín hiệu. Khi được kết nối thiết bị kết nối USB là người đầu tiên đóng cửa địa chỉ liên lạc nối đất, điện thế của vỏ của hai thiết bị trở nên bằng nhau và việc kết nối thêm các dây dẫn tín hiệu không dẫn đến quá điện áp, ngay cả khi các thiết bị được cấp nguồn từ các pha khác nhau của mạng điện ba pha.

Ở mức logic, thiết bị USB hỗ trợ các giao dịch truyền và nhận dữ liệu. Mỗi gói của mỗi giao dịch chứa một số điểm cuối trên thiết bị. Khi một thiết bị được kết nối, trình điều khiển trong nhân hệ điều hành sẽ đọc danh sách các điểm cuối từ thiết bị và tạo cấu trúc dữ liệu điều khiển để giao tiếp với từng điểm cuối trên thiết bị. Tập hợp các điểm cuối và cấu trúc dữ liệu trong nhân hệ điều hành được gọi là đường ống.

Điểm cuối và do đó các kênh thuộc về một trong 4 lớp:

liên tục (số lượng lớn),
người quản lý (kiểm soát),
đẳng thời (isoch),
ngắt.

Các thiết bị tốc độ thấp như chuột không thể có kênh đẳng thời và dòng chảy.

Kênh điều khiểnđược thiết kế để trao đổi các gói câu hỏi-trả lời ngắn với thiết bị. Mọi thiết bị đều có kênh điều khiển 0, cho phép phần mềm HĐH đọc thông tin ngắn gọn về thiết bị, bao gồm mã nhà sản xuất và kiểu máy được sử dụng để chọn trình điều khiển cũng như danh sách các điểm cuối khác.

Kênh ngắt cho phép bạn gửi các gói ngắn theo cả hai hướng mà không nhận được phản hồi/xác nhận, nhưng với sự đảm bảo về thời gian gửi - gói sẽ được gửi không muộn hơn N mili giây. Ví dụ: được sử dụng trong các thiết bị đầu vào (bàn phím, chuột hoặc cần điều khiển).

Kênh đẳng thời cho phép bạn phân phối các gói mà không cần đảm bảo gửi và không có phản hồi/xác nhận, nhưng với tốc độ phân phối được đảm bảo là N gói trên mỗi chu kỳ bus (1 KHz cho tốc độ thấp và đầy đủ, 8 KHz cho tốc độ cao). Được sử dụng để truyền tải thông tin âm thanh và video.

Kênh dòng chảy cung cấp sự đảm bảo phân phối từng gói, hỗ trợ tự động tạm dừng truyền dữ liệu do thiết bị miễn cưỡng (tràn bộ đệm hoặc chạy chậm), nhưng không đảm bảo tốc độ phân phối hoặc độ trễ. Được sử dụng, ví dụ, trong máy in và máy quét.

Giờ xe buýtđược chia thành các khoảng thời gian, khi bắt đầu khoảng thời gian, bộ điều khiển truyền gói “bắt đầu khoảng thời gian” đến toàn bộ bus. Sau đó, trong khoảng thời gian, các gói ngắt được truyền đi, sau đó là các gói đẳng thời với số lượng cần thiết; trong thời gian còn lại trong khoảng thời gian, các gói điều khiển được truyền đi và cuối cùng là các gói truyền phát.

Phía hoạt động của xe buýt luôn là bộ điều khiển, việc truyền gói dữ liệu từ thiết bị sang bộ điều khiển được thực hiện dưới dạng một câu hỏi ngắn từ bộ điều khiển và một phản hồi dài từ thiết bị chứa dữ liệu. Lịch trình di chuyển gói cho mỗi chu kỳ bus được tạo ra bởi phần cứng bộ điều khiển và phần mềm trình điều khiển, nhiều bộ điều khiển sử dụng; Truy cập bộ nhớ trực tiếp DMA (Truy cập bộ nhớ trực tiếp) - chế độ trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị hoặc giữa thiết bị với bộ nhớ chính mà không có sự tham gia của Bộ xử lý trung tâm (CPU). Kết quả là tốc độ truyền được tăng lên do dữ liệu không được gửi qua lại cho CPU.

Kích thước gói cho điểm cuối là hằng số được tích hợp trong bảng điểm cuối của thiết bị và không thể thay đổi. Nó được nhà phát triển thiết bị lựa chọn trong số những thiết bị được hỗ trợ bởi tiêu chuẩn USB.

Thông số kỹ thuật USB

Tính năng, ưu điểm và nhược điểm của USB:

Tốc độ truyền cao (tốc độ bit tín hiệu tốc độ tối đa) - 12 Mb/s;
Chiều dài cáp tối đa cho tốc độ truyền cao là 5 m;
Tốc độ bit tín hiệu tốc độ thấp - 1,5 Mb/s;
Độ dài cáp tối đa cho tốc độ dữ liệu thấp là 3 m;
Thiết bị được kết nối tối đa (bao gồm cả số nhân) - 127;
Có thể kết nối các thiết bị có tốc độ truyền khác nhau;
Không cần phải cài đặt thêm các phần tử bổ sung như bộ kết thúc;
Điện áp cung cấp cho các thiết bị ngoại vi - 5 V;
Mức tiêu thụ hiện tại tối đa trên mỗi thiết bị là 500 mA.

Tín hiệu USB được truyền qua hai dây của cáp 4 dây có vỏ bọc.

Dây kết nối USB 1.0 và USB 2.0

Loại A		Loại B
Cái nĩa (trên cáp)	Ổ cắm (trên máy tính)	Cái nĩa (trên cáp)	Ổ cắm (trên thiết bị ngoại vi thiết bị)

Tên và chức năng của các chân USB 1.0 và USB 2.0

Dữ liệu 4 GND Mặt đất (thân)

Nhược điểm của USB 2.0

Ít nhất là tối đa Tốc độ truyền dữ liệu USB 2.0 là 480 Mbit/s (60 MB/s), trong thực tế việc đạt được tốc độ như vậy là không thực tế (~33,5 MB/s trong thực tế). Điều này là do độ trễ lớn trên bus USB giữa yêu cầu truyền dữ liệu và thời điểm bắt đầu truyền thực tế. Ví dụ: bus FireWire, mặc dù có thông lượng tối đa thấp hơn là 400 Mbps, thấp hơn 80 Mbps (10 MB/s) so với USB 2.0, nhưng thực tế lại cho phép thông lượng truyền dữ liệu lớn hơn đến ổ cứng và các thiết bị lưu trữ khác. Về vấn đề này, nhiều ổ đĩa di động khác nhau từ lâu đã bị hạn chế do băng thông thực tế của USB 2.0 không đủ.

Chính xác thì giao diện USB bắt đầu được sử dụng rộng rãi khoảng 20 năm trước, kể từ mùa xuân năm 1997. Sau đó, bus nối tiếp vạn năng đã được triển khai trong phần cứng của nhiều bo mạch chủ máy tính cá nhân. Hiện tại, loại kết nối thiết bị ngoại vi với PC này là tiêu chuẩn, các phiên bản đã được phát hành giúp tăng đáng kể tốc độ trao đổi dữ liệu và các loại đầu nối mới đã xuất hiện. Chúng ta hãy cố gắng tìm hiểu các thông số kỹ thuật, sơ đồ chân và các tính năng khác của USB.

Ưu điểm của Universal Serial Bus là gì?

Sự ra đời của phương thức kết nối này đã giúp:

Kết nối nhanh chóng nhiều thiết bị ngoại vi khác nhau với PC của bạn, từ bàn phím đến ổ đĩa ngoài.
Tận dụng tối đa công nghệ Plug&Play, giúp đơn giản hóa việc kết nối và cấu hình các thiết bị ngoại vi.
Từ chối một số giao diện lỗi thời, có tác động tích cực đến chức năng của hệ thống máy tính.
Bus không chỉ cho phép truyền dữ liệu mà còn cung cấp năng lượng cho các thiết bị được kết nối, với giới hạn dòng tải là 0,5 và 0,9 A cho thế hệ cũ và mới. Điều này giúp bạn có thể sử dụng USB để sạc điện thoại cũng như kết nối nhiều thiết bị khác nhau (quạt mini, đèn, v.v.).
Đã có thể sản xuất bộ điều khiển di động, chẳng hạn như card mạng USB RJ-45, phím điện tử để vào và thoát hệ thống

Các loại đầu nối USB - sự khác biệt và tính năng chính

Có ba thông số kỹ thuật (phiên bản) của loại kết nối này tương thích một phần với nhau:

Phiên bản đầu tiên trở nên phổ biến là v 1. Đây là một bản sửa đổi cải tiến của phiên bản trước (1.0), thực tế không rời khỏi giai đoạn nguyên mẫu do các lỗi nghiêm trọng trong giao thức truyền dữ liệu. Thông số kỹ thuật này có các đặc điểm sau:

Truyền dữ liệu chế độ kép ở tốc độ cao và thấp (lần lượt là 12,0 và 1,50 Mbps).
Khả năng kết nối hơn một trăm thiết bị khác nhau (bao gồm cả trung tâm).
Chiều dài dây tối đa lần lượt là 3,0 và 5,0 m cho tốc độ truyền cao và thấp.
Điện áp bus định mức là 5,0 V, dòng tải cho phép của thiết bị được kết nối là 0,5 A.

Ngày nay tiêu chuẩn này thực tế không được sử dụng do thông lượng thấp.

Đặc điểm kỹ thuật thứ hai chiếm ưu thế hiện nay... Tiêu chuẩn này hoàn toàn tương thích với sửa đổi trước đó. Một tính năng đặc biệt là sự hiện diện của giao thức trao đổi dữ liệu tốc độ cao (lên tới 480,0 Mbit mỗi giây).

Do khả năng tương thích phần cứng hoàn toàn với phiên bản cũ hơn, các thiết bị ngoại vi theo tiêu chuẩn này có thể được kết nối với phiên bản sửa đổi trước đó. Đúng, thông lượng sẽ giảm tới 35-40 lần và trong một số trường hợp còn hơn thế nữa.

Vì các phiên bản này hoàn toàn tương thích nên cáp và đầu nối của chúng giống hệt nhau.

Xin lưu ý rằng, mặc dù băng thông được chỉ định trong thông số kỹ thuật nhưng tốc độ trao đổi dữ liệu thực tế ở thế hệ thứ hai có phần thấp hơn một chút (khoảng 30-35 MB mỗi giây). Điều này là do việc thực hiện giao thức, dẫn đến sự chậm trễ giữa các gói dữ liệu. Vì các ổ đĩa hiện đại có tốc độ đọc cao gấp bốn lần so với thông lượng của lần sửa đổi thứ hai, nghĩa là nó không đáp ứng được các yêu cầu hiện tại.

Bus vạn năng thế hệ thứ 3 được phát triển đặc biệt để giải quyết vấn đề thiếu băng thông. Theo thông số kỹ thuật, bản sửa đổi này có khả năng trao đổi thông tin ở tốc độ 5,0 Gbit mỗi giây, gần gấp ba lần tốc độ đọc của các ổ đĩa hiện đại. Các phích cắm và ổ cắm thuộc phiên bản sửa đổi mới nhất thường được đánh dấu màu xanh lam để dễ dàng nhận biết thuộc về thông số kỹ thuật này.

Một tính năng khác của thế hệ thứ ba là tăng dòng điện định mức lên 0,9 A, cho phép bạn cấp nguồn cho một số thiết bị và loại bỏ nhu cầu về nguồn điện riêng cho chúng.

Về khả năng tương thích với phiên bản trước, nó được triển khai một phần; điều này sẽ được thảo luận chi tiết bên dưới.

Phân loại và sơ đồ chân

Các đầu nối thường được phân loại theo loại, chỉ có hai loại:

Lưu ý rằng các bộ đối lưu như vậy chỉ tương thích giữa các sửa đổi trước đó.

Ngoài ra còn có cáp nối dài cho các cổng của giao diện này. Ở một đầu có phích cắm loại A, ở đầu kia có ổ cắm cho nó, thực chất là kết nối “mẹ” – “cha”. Những dây như vậy có thể rất hữu ích, chẳng hạn như để kết nối ổ đĩa flash mà không cần bò dưới gầm bàn với thiết bị hệ thống.

Bây giờ chúng ta hãy xem cách kết nối các liên hệ đối với từng loại được liệt kê ở trên.

Sơ đồ chân đầu nối USB 2.0 (loại A và B)

Vì phích cắm và ổ cắm vật lý của phiên bản 1.1 và 2.0 đầu tiên không khác nhau nên chúng tôi sẽ trình bày hệ thống dây điện của phiên bản sau.

Hình 6. Đấu dây phích cắm và ổ cắm của đầu nối loại A

Chỉ định:

A - tổ.
B – phích cắm.
1 – nguồn điện +5,0 V.
Dây tín hiệu 2 và 3.
4 – khối lượng.

Trong hình, màu của các điểm tiếp xúc được thể hiện theo màu của dây và tương ứng với thông số kỹ thuật được chấp nhận.

Bây giờ chúng ta hãy xem hệ thống dây điện của ổ cắm cổ điển B.

Chỉ định:

A – phích cắm được kết nối với ổ cắm trên các thiết bị ngoại vi.
B – ổ cắm trên thiết bị ngoại vi.
1 – tiếp điểm nguồn (+5 V).
2 và 3 – tiếp điểm tín hiệu.
4 – tiếp điểm dây nối đất.

Màu sắc của các điểm tiếp xúc tương ứng với màu được chấp nhận của các dây trong dây.

Sơ đồ chân USB 3.0 (loại A và B)

Ở thế hệ thứ ba, các thiết bị ngoại vi được kết nối qua 10 dây (9 nếu không có dây bện che chắn), số lượng tiếp điểm cũng tăng lên; Nhưng chúng được đặt ở vị trí sao cho có thể kết nối các thiết bị của thế hệ trước. Nghĩa là, các tiếp điểm +5.0 V, GND, D+ và D-, được đặt giống như trong phiên bản trước. Hệ thống dây điện cho ổ cắm Loại A được hiển thị trong hình bên dưới.

Hình 8. Sơ đồ chân của đầu nối Loại A trong USB 3.0

Chỉ định:

A – phích cắm.
B – tổ.
1, 2, 3, 4 – các đầu nối hoàn toàn tương ứng với sơ đồ chân của phích cắm đối với phiên bản 2.0 (xem B trong Hình 6), màu sắc của dây cũng khớp.
5 (SS_TX-) và 6 (SS_TX+) cho dây truyền dữ liệu thông qua giao thức SUPER_SPEED.
7 – nối đất (GND) cho dây tín hiệu.
8 (SS_RX-) và 9 (SS_RX+) cho dây nhận dữ liệu bằng giao thức SUPER_SPEED.

Màu sắc trong hình tương ứng với những màu thường được chấp nhận cho tiêu chuẩn này.

Như đã đề cập ở trên, phích cắm từ mẫu trước đó có thể được cắm vào ổ cắm của cổng này, do đó thông lượng sẽ giảm. Đối với phích cắm của xe buýt đa năng thế hệ thứ ba, không thể cắm nó vào ổ cắm của phiên bản đầu tiên.

Bây giờ chúng ta hãy xem sơ đồ chân của ổ cắm loại B. Không giống như loại trước, ổ cắm này không tương thích với bất kỳ phích cắm nào của các phiên bản trước đó.

Chỉ định:

A và B lần lượt là phích cắm và ổ cắm.

Chữ ký số cho các liên hệ tương ứng với mô tả trong Hình 8.

Màu sắc càng gần với vạch màu của dây trong dây càng tốt.

Sơ đồ chân đầu nối micro USB

Để bắt đầu, chúng tôi trình bày hệ thống dây điện cho thông số kỹ thuật này.

Như có thể thấy trong hình, đây là kết nối 5 chân; cả phích cắm (A) và ổ cắm (B) đều có bốn tiếp điểm. Mục đích cũng như ký hiệu kỹ thuật số và màu sắc của chúng tương ứng với tiêu chuẩn được chấp nhận đã nêu ở trên.

Mô tả đầu nối micro USB cho phiên bản 3.0.

Đối với kết nối này, đầu nối 10 chân có hình dạng đặc trưng được sử dụng. Trên thực tế, nó bao gồm hai phần, mỗi phần 5 chân và một trong số chúng hoàn toàn tương ứng với phiên bản giao diện trước đó. Việc triển khai này hơi khó hiểu, đặc biệt là do tính không tương thích của các loại này. Có lẽ, các nhà phát triển đã lên kế hoạch làm cho nó có thể hoạt động với các trình kết nối của các sửa đổi trước đó, nhưng sau đó đã từ bỏ ý tưởng này hoặc chưa triển khai nó.

Hình minh họa sơ đồ chân của phích cắm (A) và hình dáng bên ngoài của ổ cắm micro USB (B).

Các tiếp điểm từ 1 đến 5 hoàn toàn tương ứng với đầu nối micro thế hệ thứ hai, mục đích của các tiếp điểm khác như sau:

6 và 7 – truyền dữ liệu qua giao thức tốc độ cao (tương ứng là SS_TX- và SS_TX+).
8 – khối lượng cho các kênh thông tin tốc độ cao.
9 và 10 – nhận dữ liệu qua giao thức tốc độ cao (tương ứng là SS_RX- và SS_RX+).

Chân cắm USB mini

Tùy chọn kết nối này chỉ được sử dụng trong các phiên bản đầu tiên của giao diện; ở thế hệ thứ ba, loại này không được sử dụng.

Như bạn có thể thấy, cách đấu dây của phích cắm và ổ cắm gần như giống hệt micro USB, tương ứng, cách phối màu của dây và các số liên lạc cũng giống nhau. Trên thực tế, sự khác biệt chỉ ở hình dạng và kích thước.

Trong bài viết này, chúng tôi chỉ trình bày các loại kết nối tiêu chuẩn; nhiều nhà sản xuất thiết bị kỹ thuật số giới thiệu các tiêu chuẩn của riêng họ; ở đó bạn có thể tìm thấy các đầu nối cho 7 chân, 8 chân, v.v. Điều này gây ra một số khó khăn nhất định, đặc biệt là khi đặt ra câu hỏi về việc tìm bộ sạc cho điện thoại di động. Cũng cần lưu ý rằng các nhà sản xuất các sản phẩm “độc quyền” như vậy không vội cho biết cách thực hiện sơ đồ chân USB trong các công tắc tơ như vậy. Tuy nhiên, theo quy luật, thông tin này rất dễ tìm thấy trên các diễn đàn chuyên đề.

Sơ đồ chân của cáp USB đề cập đến mô tả các bộ phận bên trong của Universal Serial Bus. Thiết bị này được sử dụng để truyền dữ liệu và sạc pin của bất kỳ thiết bị điện tử nào: điện thoại di động, máy nghe nhạc, máy tính xách tay, máy tính bảng, máy ghi âm và các thiết bị khác.

Để thực hiện sơ đồ chân chất lượng cao đòi hỏi kiến thức và khả năng đọc sơ đồ, định hướng về các loại và kiểu kết nối, bạn cần biết phân loại dây, màu sắc và mục đích của chúng. Hoạt động lâu dài và không bị gián đoạn của cáp được đảm bảo nhờ kết nối dây chính xác của 2 đầu nối USB và mini-USB.

Các loại đầu nối USB, sự khác biệt và tính năng chính

Universal Serial Bus có 3 phiên bản – USB 1.1, USB 2.0 và USB 3.0. Hai thông số kỹ thuật đầu tiên hoàn toàn tương thích với nhau; bus 3.0 tương thích một phần.

USB 1.1 là phiên bản đầu tiên của thiết bị được sử dụng để truyền dữ liệu. Thông số kỹ thuật chỉ được sử dụng để tương thích vì 2 chế độ vận hành để truyền dữ liệu (Tốc độ thấp và Tốc độ tối đa) có tốc độ trao đổi thông tin thấp. Chế độ tốc độ thấp với tốc độ truyền dữ liệu 10-1500 Kbps được sử dụng cho cần điều khiển, chuột và bàn phím. Tốc độ tối đa được sử dụng trong các thiết bị âm thanh và video.

Chế độ hoạt động thứ ba đã được thêm vào USB 2.0 - Tốc độ cao để kết nối các thiết bị lưu trữ thông tin và thiết bị video của tổ chức cao hơn. Đầu nối được đánh dấu HI-SPEED trên logo. Tốc độ trao đổi thông tin ở chế độ này là 480 Mbit/s, tương đương với tốc độ sao chép là 48 MB/s.

Trong thực tế, do các tính năng thiết kế và triển khai của giao thức, thông lượng của phiên bản thứ hai hóa ra thấp hơn so với tuyên bố và lên tới 30-35 MB/s. Cáp và đầu nối thông số kỹ thuật của Universal Bus thế hệ 1.1 và thứ 2 có cấu hình giống hệt nhau.

Bus đa năng thế hệ thứ ba hỗ trợ tốc độ 5 Gbps, tương đương với tốc độ sao chép 500 MB/s. Nó có màu xanh lam, giúp dễ dàng xác định xem phích cắm và ổ cắm có thuộc mẫu cao cấp hay không. Dòng điện Bus 3.0 tăng từ 500 mA lên 900 mA. Tính năng này cho phép bạn không sử dụng nguồn điện riêng cho các thiết bị ngoại vi mà sử dụng bus 3.0 để cấp nguồn cho chúng.

Khả năng tương thích của thông số kỹ thuật 2.0 và 3.0 đã đạt được một phần.

Phân loại và sơ đồ chân

Khi mô tả và chỉ định các bảng của đầu nối USB, theo mặc định, chế độ xem được hiển thị từ bên ngoài, phía làm việc. Nếu chế độ xem từ phía cài đặt, điều này được chỉ định trong mô tả. Trong sơ đồ, các phần tử cách điện của đầu nối được đánh dấu bằng màu xám nhạt, các bộ phận kim loại được đánh dấu bằng màu xám đậm và các khoang được đánh dấu bằng màu trắng.

Mặc dù thực tế là bus nối tiếp được gọi là phổ quát nhưng nó được đại diện bởi 2 loại. Chúng thực hiện các chức năng khác nhau và cung cấp khả năng tương thích với các thiết bị có đặc tính được cải thiện.

Loại A bao gồm các thiết bị chủ động, cung cấp điện (máy tính, máy chủ), loại B bao gồm các thiết bị thụ động, được kết nối (máy in, máy quét). Tất cả các ổ cắm và phích cắm của xe buýt loại A thế hệ thứ hai và phiên bản 3.0 đều được thiết kế để hoạt động cùng nhau. Đầu nối giắc Gen3 Loại B lớn hơn mức cần thiết cho phích cắm 2.0 Loại B, do đó, thiết bị có đầu nối Gen 2.0 Loại B chỉ được kết nối bằng cáp USB 2.0. Việc kết nối thiết bị bên ngoài với đầu nối loại B sửa đổi 3.0 được thực hiện bằng cả hai loại cáp.

Đầu nối loại B cổ điển không phù hợp để kết nối các thiết bị điện tử nhỏ. Việc kết nối máy tính bảng, thiết bị kỹ thuật số và điện thoại di động được thực hiện bằng cách sử dụng đầu nối Mini-USB thu nhỏ và sửa đổi Micro-USB cải tiến của chúng. Các đầu nối này đã giảm kích thước phích cắm và ổ cắm.

Sửa đổi mới nhất của đầu nối USB là loại C. Thiết kế này có các đầu nối giống hệt nhau ở cả hai đầu cáp và được đặc trưng bởi khả năng truyền dữ liệu nhanh hơn và công suất lớn hơn.

Sơ đồ chân của đầu nối USB 2.0 loại A và B

Đầu nối cổ điển chứa 4 loại tiếp điểm; định dạng mini và micro chứa 5 tiếp điểm. Màu dây trong cáp USB 2.0:

+5V (VBUS màu đỏ), điện áp 5 V, dòng điện tối đa 0,5 A, dùng để cấp điện;
D- (màu trắng) Dữ liệu-;
D+ (màu xanh lá cây) Dữ liệu+;
GND (màu đen), điện áp 0V, dùng để nối đất.

Đối với định dạng mini: mini-USB và micro-USB:

VBUS màu đỏ (+), điện áp 5 V, dòng điện 0,5 A.
Trắng (-), D-.
Xanh (+), D+.
ID – đối với loại A, nó được đóng với GND để hỗ trợ chức năngOTG, nhưng đối với loại B thì nó không được sử dụng.
GND đen, điện áp 0V, dùng để nối đất.

Hầu hết các loại cáp đều có dây Shield; nó không có lớp cách điện và được sử dụng làm tấm chắn. Nó không được đánh dấu và không được gán một con số. Bus vạn năng có 2 loại đầu nối. Họ được chỉ định là M (nam) và F (nữ). Đầu nối M (nam) gọi là phích cắm, nó được cắm vào, đầu nối F (cái) gọi là ổ cắm, nó được cắm vào trong đó.

Chân cắm USB 3.0 loại A và B

Bus phiên bản 3.0 có kết nối 10 hoặc 9 dây. 9 chân được sử dụng nếu thiếu dây Shield. Các liên hệ được sắp xếp sao cho có thể kết nối các thiết bị sửa đổi trước đó.

Dây USB 3.0:

A – phích cắm;
B – ổ cắm;
1, 2, 3, 4 – các tiếp điểm khớp với sơ đồ chân của các tiếp điểm trong thông số kỹ thuật 2.0, có cùng bảng màu;
5, 6 địa chỉ liên lạc để truyền dữ liệu qua giao thức SUPER_SPEED lần lượt được chỉ định là SS_TX- và SS_TX+;
7 – GND nối đất;
8, 9 – các miếng tiếp xúc của dây để nhận dữ liệu qua giao thức SUPER_SPEED, ký hiệu tiếp điểm: SS_RX- và SS_RX+.

Sơ đồ chân đầu nối micro-USB

Cáp Micro-USB có đầu nối 5 chân. Một dây lắp đặt riêng biệt cách điện có màu mong muốn được cung cấp cho họ. Để đảm bảo phích cắm vừa khít và chính xác vào ổ cắm, phần che chắn phía trên có một góc vát đặc biệt. Các chân micro USB được đánh số từ 1 đến 5 và đọc từ phải sang trái.

Sơ đồ chân của đầu nối micro và mini-USB giống hệt nhau; chúng được trình bày trong bảng:

Dây che chắn không được hàn vào bất kỳ điểm tiếp xúc nào.

Chân cắm mini-USB

Đầu nối Mini-A và Mini-B xuất hiện trên thị trường vào năm 2000, sử dụng chuẩn USB 2.0. Ngày nay chúng ít được sử dụng do sự xuất hiện của các sửa đổi tiên tiến hơn. Chúng đã được thay thế bằng các đầu nối vi mô và các mẫu USB Loại C. Đầu nối mini sử dụng 4 dây được bảo vệ và chức năng ID. Dùng 2 dây cấp nguồn: nguồn +5V và GND nối đất. 2 dây để nhận và gửi tín hiệu dữ liệu vi sai, được chỉ định là D+ và D-pin. Tín hiệu Data+ và Data- được truyền qua cáp xoắn đôi. D+ và D- luôn phối hợp với nhau, chúng không phải là các hợp chất đơn giản riêng biệt.

Đầu nối USB sử dụng 2 loại cáp:

được che chắn, 28 AWG xoắn, 28 AWG hoặc 20 AWG không xoắn;
không được che chắn, 28 AWG không xoắn, 28 AWG hoặc 20 AWG không xoắn.

Chiều dài cáp phụ thuộc vào nguồn điện:

28 – 0,81m;
26 – 1,31m;
24 – 2,08m;
22 – 3,33m;
20 – 5m.

Nhiều nhà sản xuất thiết bị kỹ thuật số phát triển và trang bị cho sản phẩm của họ các đầu nối có cấu hình khác nhau. Điều này có thể gây khó khăn khi sạc điện thoại di động hoặc các thiết bị khác của bạn.

Bài viết này cung cấp thông tin chung về chuẩn USB cũng như sơ đồ chânthiết bị kết nối USB theo màu sắc các loại (USB, mini-USB, micro-USB, USB-3.0).

Đầu nối USB (Universal Serial Bus) là một bus nối tiếp đa năng, một cách hiện đại để kết nối các thiết bị bên ngoài với máy tính cá nhân. Thay thế các phương thức kết nối được sử dụng trước đây (cổng nối tiếp và song song, PS/2, Gameport, v.v.) cho các loại thiết bị ngoại vi phổ biến - máy in, chuột, bàn phím, cần điều khiển, máy ảnh, modem, v.v. Đầu nối này cũng cho phép bạn tổ chức trao đổi dữ liệu giữa máy tính và máy quay video, đầu đọc thẻ, máy nghe nhạc MP3 hoặc ổ cứng ngoài.

Ưu điểm của đầu nối USB so với các đầu nối khác là khả năng kết nối các thiết bị Plug&Play mà không cần phải khởi động lại máy tính hay cài đặt driver thủ công. Các thiết bị Plug&Play có thể được kết nối trong khi máy tính đang chạy và thiết lập và chạy trong vòng vài giây.

Khi kết nối một thiết bị mới, đầu tiên hub (hub cáp) nhận được mức cao trên đường truyền dữ liệu, báo cáo rằng thiết bị mới đã xuất hiện. Sau đó, các bước sau đây sẽ được thực hiện:

Hub thông báo cho máy chủ rằng một thiết bị mới đã được kết nối.
Máy chủ sẽ hỏi hub xem thiết bị đã được kết nối vào cổng nào.
Sau khi nhận được phản hồi, máy tính sẽ ra lệnh kích hoạt cổng này và đặt lại bus.
Hub tạo ra tín hiệu đặt lại (RESET) với thời lượng 10 ms. Dòng điện đầu ra của thiết bị là 100 mA. Thiết bị hiện đã sẵn sàng để sử dụng và có địa chỉ mặc định.

Việc tạo ra USB là kết quả của sự hợp tác giữa các công ty như Compaq, NEC, Hewlett-Packard, Philips, Intel, Lucent và Microsoft. Chuẩn USB được thiết kế để thay thế cổng nối tiếp RS-232 được sử dụng rộng rãi. USB thường giúp người dùng thực hiện công việc dễ dàng hơn và có băng thông lớn hơn cổng nối tiếp RS-232. Thông số kỹ thuật USB đầu tiên được phát triển vào năm 1995 như một giao diện phổ biến, chi phí thấp để kết nối các thiết bị bên ngoài không yêu cầu nhiều băng thông dữ liệu.

Ba phiên bản USB

USB 1.1

Phiên bản USB 1.1 được thiết kế để phục vụ các thiết bị ngoại vi chậm (Tốc độ thấp) với tốc độ truyền dữ liệu 1,5 Mbit/s và các thiết bị nhanh (Full-Speed) với tốc độ truyền dữ liệu 12 Mbit/s. Tuy nhiên, USB 1.1 không thể cạnh tranh với giao diện tốc độ cao. FireWire (IEEE 1394) của Apple với tốc độ truyền dữ liệu lên tới 400 Mbps.

USB 2.0

Năm 1999, họ bắt đầu nghĩ đến thế hệ USB thứ hai, có thể áp dụng cho các thiết bị phức tạp hơn (ví dụ: máy quay video kỹ thuật số). Phiên bản mới này, được chỉ định là USB 2.0, được phát hành vào năm 2000 và cung cấp tốc độ tối đa lên tới 480 Mbps ở chế độ Tốc độ cao và vẫn tương thích ngược với USB 1.1 (loại truyền dữ liệu: Tốc độ đầy đủ, Tốc độ thấp).

USB 3.0

Phiên bản thứ ba (còn gọi là USB siêu tốc) được thiết kế vào tháng 11 năm 2008, nhưng có lẽ đã bị trì hoãn cho đến năm 2010 do cuộc khủng hoảng tài chính, USB 3.0 có tốc độ nhanh hơn 10 lần so với USB 2.0 (lên tới 5 Gbit/s). ). Thiết kế mới có 9 dây thay vì 4 dây như ban đầu (bus dữ liệu đã có 4 dây), tuy nhiên, chuẩn này vẫn hỗ trợ USB 2.0 và cho mức tiêu thụ điện năng thấp hơn. Điều này cho phép bạn sử dụng bất kỳ sự kết hợp nào giữa các thiết bị và cổng USB 2.0 và USB 3.0.

Đầu nối USB có 4 chân. Một cặp xoắn (hai dây xoắn với nhau) được kết nối với các chân DATA+ và DATA-, còn các dây thông thường được kết nối với các chân VCC (+5 V) và GND. Sau đó toàn bộ cáp (cả 4 dây) được che chắn bằng lá nhôm.

Dưới đây là sơ đồ chân (đi dây) của tất cả các loại đầu nối USB.

Các loại và sơ đồ chân của đầu nối USB

Sơ đồ chân cáp USB theo màu:

+5 vôn
-Dữ liệu
+Dữ liệu
Tổng quan

Sơ đồ chân đầu nối USB - loại A:

Sơ đồ chân đầu nối USB - loại B:

Đi dây cáp theo màu đầu nối:USB mini (mini) và micro (micro):

+5 vôn
-Dữ liệu
+Dữ liệu
Không được sử dụng / Chia sẻ
Tổng quan

Sơ đồ chân đầu nối Mini-USB - loại A:

Nhiều thiết bị di động của chúng tôi sử dụng đầu nối mini-USB để sạc và đồng bộ hóa. Nó được cố định chắc chắn bên trong, nhưng nếu sử dụng bất cẩn, tức là nếu dây bị kéo trong khi thiết bị đang sạc hoặc nếu thiết bị rơi và treo trên cáp USB thì đầu nối này có thể bị rơi ra. Tác giả của những dòng này chỉ lấy một thiết bị như vậy để sửa chữa. Đó là Shturmann Link 500.

Thay thế đầu nối mini-USB

Điều đầu tiên bạn cần làm là đến bảng nơi đầu nối đã được hàn để bạn có thể đến đó bằng mỏ hàn. Trong trường hợp của tôi (bộ điều hướng GPS), tôi đã phải tháo rời nó và tháo bo mạch chủ.

Khi đầu nối bị rơi và điểm hàn có thể tiếp cận được, chúng ta có thể bắt đầu. Chúng ta hãy xem cách giữ đầu nối tại chỗ: nó được giữ cố định bằng cách hàn vỏ ở bốn vị trí, bằng cách hàn chính các điểm tiếp xúc và bằng keo dán ở cả hai mặt của vỏ. Đầu tiên, chúng ta thiếc các mối hàn của đầu nối, nếu cần, dùng mỏ hàn làm phẳng các điểm trên bo mạch, chỉ cần cẩn thận, 5 điểm tiếp xúc rất gần nhau. Trước khi đặt đầu nối vào vị trí của nó, chẳng hạn như nên dán nó bằng keo nóng chảy của súng bắn keo nóng chảy, nhưng sẽ tốt hơn bằng một ít keo epoxy hoặc thứ gì đó mạnh hơn, nhưng tôi thì không. khuyên bạn nên đặt nó trên superglue, vì nó nhanh chóng đông kết và bạn có thể xé đầu nối trong trường hợp hàn không thành công sẽ khó khăn. Vì vậy, chúng ta đặt đầu nối vào vị trí bằng keo, bây giờ chúng ta cần hàn 5 điểm tiếp xúc vào vị trí của chúng, cố gắng không bắc cầu bất kỳ cặp nào trong số chúng. Nếu bạn không có một mỏ hàn có đầu cực mỏng thì việc này sẽ không dễ dàng; tôi đã phải hàn lại nó nhiều lần để đạt được kết quả mong muốn. Khi tất cả 5 điểm tiếp xúc đã được hàn cẩn thận, tất cả những gì còn lại là hàn thân đầu nối ở bốn vị trí, như đã được hàn trước đó, sau đó bạn có thể dán thêm keo vào các cạnh.

Đầu nối ở hai bên có thể không được hàn tốt. Trong trường hợp này, bề mặt hàn của nó phải được làm sạch và đóng hộp.

Bây giờ chúng tôi kết nối thiết bị với máy tính và kiểm tra xem mọi thứ có hoạt động như bình thường không. Nếu mọi việc đều ổn thì chúng ta lắp ráp thiết bị và tiếp tục sử dụng.