ממשק ה- USB הוא סוג פופולרי של תקשורת טכנולוגית בניידים ומכשירים דיגיטליים אחרים. מחברים מסוג זה נמצאים לרוב במחשבים אישיים בתצורות שונות, מערכות מחשב היקפיות, בטלפונים סלולריים וכו '.
תכונה של הממשק המסורתי היא ה- pinout USB בגודל קטן. לעבודה משתמשים רק ב -4 סיכות (אנשי קשר) + קו מיגון הארקה. נכון, השינויים המתקדמים האחרונים יותר (USB 3.0 Powered-B או Type-C) מאופיינים בגידול במספר אנשי הקשר העובדים. על מה נדבר בחומר זה. אנו מתארים גם את מבנה הממשק ואת התכונות של חיבור הכבלים על סיכות המחבר.
סוגי מחברי USB
הקיצור "USB" נושא קיצור, אשר במלואו נקרא "אוטובוס סדרת יוניברסל" - אוטובוס סדרתי אוניברסלי, שבגללו מתבצעת החלפת נתונים דיגיטלית במהירות גבוהה.
ניתן לציין את הרבגוניות של ממשק ה- USB:
- צריכת חשמל נמוכה;
- איחוד כבלים ומחברים;
- הקלטה פשוטה של חילופי נתונים;
- רמת פונקציונליות גבוהה;
- תמיכה רחבה למנהלי התקנים שונים.
מה מבנה ממשק ה- USB ואילו סוגים של מחברי טכנולוגיית USB קיימים בעולם המודרני של האלקטרוניקה? בואו ננסה להבין את זה.
מבנה טכנולוגי של ממשק USB 2.0
המחברים הקשורים למוצרים הכלולים בקבוצת המפרט 1.x - 2.0 (נוצר לפני 2001) מחוברים לכבל חשמלי בעל ארבע חוטים, בו שני מוליכים מספקים ושני נתונים נוספים משדרים.
כמו כן, במפרט 1.x - 2.0, חיווט של מחברי USB לשירות מציע לחבר צמת סיכוך - למעשה, המוליך החמישי.
זהו העיצוב הפיזי של מחברי USB הרגילים הקשורים למפרט השני. משמאל הגרסאות מהסוג "אבא", מצד ימין הגרסאות של הסוג "אמא" והצירוף המתאים לשתי האפשרויות.
גרסאות קיימות של מחברי אוטובוס טוריים אוניברסליים עם המפרט המסומן מיוצגות על ידי שלוש אפשרויות:
- נוֹרמָלִי - הקלד "A" ו- "B".
- מיני - הקלד "A" ו- "B".
- מיקרו - הקלד "A" ו- "B".
ההבדל בין שלושת סוגי המוצרים טמון בגישה העיצובית. אם המחברים הרגילים מיועדים לשימוש בציוד נייח, מחברי המיני והמיקרו מיוצרים לשימוש במכשירים ניידים.
זהו העיצוב הפיזי של המחברים של המפרט השני מסדרת "מיני", ובהתאם, התוויות של מחברי Mini USB - מה שנקרא pinout, המבוסס על בסיסו המשתמש מבצע חיבור כבלים
לכן שני הסוגים האחרונים מתאפיינים בעיצוב מיניאטורי ובצורת מחבר מעט שונה.
טבלת פינים עבור מחברים סטנדרטיים מסוג "A" ו- "B"
איש קשר | מִפרָט | מוליך כבלים | פונקציה |
1 | כוח + | אדום (כתום) | + 5V |
2 | נתונים - | זהב לבן) | נתונים - |
3 | נתונים + | ירוק | נתונים + |
4 | תזונה - | כחול שחור) | כדור הארץ |
לצד הביצועים של מחברי "mini-A" ו- "mini-B", כמו גם מחברי "micro-A" ו- "micro-B", ישנם שינויים במחברי "mini-AV" ו- "micro-AV".
מאפיין ייחודי של מבנים כאלה הוא ביצוע החיווט של מוליכי USB במשטח מגע בן 10 פינים. עם זאת, בפועל, מחברים כאלה משמשים לעיתים רחוקות.
נעילות ממשק מיקרו USB ו- Mini USB עבור מחברים מסוג A ו- B
איש קשר | מִפרָט | מוליך כבלים | פונקציה |
1 | כוח + | אָדוֹם | + 5V |
2 | נתונים - | לבן | נתונים - |
3 | נתונים + | ירוק | נתונים + |
4 | מזהה | – | מכשיר מארח |
5 | תזונה - | השחור | כדור הארץ |
מבנה טכנולוגי של ממשקי USB 3.x
בינתיים, שיפור הציוד הדיגיטלי עד שנת 2008 הביא להזדקנות המוסרית של המפרט 1.x - 2.0.
ממשקים מסוג זה לא איפשרו חיבור של ציוד חדש, למשל, כוננים קשיחים חיצוניים, באופן שניתן לספק קצב העברת נתונים גבוה יותר (יותר מ- 480 Mb / s).
בהתאם, ממשק אחר לגמרי הופיע, המסומן במפרט 3.0. פיתוח של מפרט חדש מאופיין לא רק במהירות מוגברת, אלא גם מעניק כוח זרם מוגבר של 900 mA לעומת 500 mA עבור USB 2/0.
ניכר כי המראה של מחברים מסוג זה סיפק שירות למספר גדול יותר של מכשירים, אשר חלקם ניתנים להפעלה ישירות מממשק האוטובוסים הסדרתי האוניברסלי.
שינוי מחברי USB 3.0 מסוגים שונים: 1 - ביצוע סוג "מיני" B; 2 - מוצר סטנדרטי מסוג "A"; 3 - פיתוח סדרה מסוג "מיקרו" מסוג "B"; 4 - ביצוע רגיל מסוג "C"
כפי שתוכלו לראות בתמונה למעלה, לממשקים של המפרט השלישי יש יותר אנשי קשר (סיכות) עובדים מאשר הגרסה השנייה - הקודמת. עם זאת, הגרסה השלישית תואמת לחלוטין את ה"שניים ".
כדי להעביר אותות במהירות גבוהה יותר, מפתחים העיצובים של הגרסה השלישית היו מצוידים בארבע קווי נתונים נוספים ובשורה אחת של חוט הקשר האפס. סיכות מגע מוגדלות מסודרות בשורה נפרדת.
טבלת הייעוד לסיכות המחברים בגירסה השלישית לחיבור כבל ה- USB
איש קשר | ביצוע "א" | ביצוע "ב" | מיקרו-ב |
1 | כוח + | כוח + | כוח + |
2 | נתונים - | נתונים - | נתונים - |
3 | נתונים + | נתונים + | נתונים + |
4 | כדור הארץ | כדור הארץ | מזהה |
5 | StdA_SSTX - | StdA_SSTX - | כדור הארץ |
6 | StdA_sstx + | StdA_sstx + | StdA_SSTX - |
7 | GND_DRAIN | GND_DRAIN | StdA_sstx + |
8 | StdA_SSRX - | StdA_SSRX - | GND_DRAIN |
9 | StdA_SSRX + | StdA_SSRX + | StdA_SSRX - |
10 | – | – | StdA_SSRX + |
11 | מיגון | מיגון | מיגון |
בינתיים, השימוש בממשק USB 3.0, ובמיוחד בסדרת ה- A, היווה פגם עיצובי רציני. למחבר יש צורה א-סימטרית, אך הוא אינו מציין באופן ספציפי את מיקום החיבור.
היזמים נאלצו להתמודד עם המודרניזציה של העיצוב, כתוצאה מכך בשנת 2013 הופיעה אפשרות ה- USB-C העומדת לרשות המשתמשים.
USB 3.1 משודרג
העיצוב של מחבר מסוג זה כרוך בשכפול של מוליכי העבודה משני צידי התקע. כמו כן בממשק ישנם כמה קווים מיותרים.
סוג זה של מחבר נמצא בשימוש נרחב בטכנולוגיה דיגיטלית ניידת מודרנית.
מיקום הסיכות (סיכות) לממשק מסוג USB-C, הנוגע לסדרה של המפרט השלישי של מחברים המיועדים לתקשורת של ציוד דיגיטלי שונה
ראוי לציין את המאפיינים של USB Type-C. לדוגמה, פרמטרי המהירות עבור ממשק זה מראים רמה של 10 ג'יגה-ביט / שניות.
תכנון המחבר נעשה בעיצוב קומפקטי ומבטיח חיבור סימטרי, המאפשר הכנסת המחבר בכל תנוחה.
שולחן Pinout תואם למפרט 3.1 (USB-C)
איש קשר | יִעוּד | פונקציה | איש קשר | יִעוּד | פונקציה |
A1 | GND | קרקוע | B1 | GND | קרקוע |
A2 | SSTXp1 | TX + | B2 | SSRXp1 | Rx + |
A3 | SSTXn1 | TX - | B3 | SSRXn1 | RX - |
A4 | צמיג + | כוח + | B4 | צמיג + | כוח + |
A5 | CC1 | ערוץ CFG | B5 | SBU2 | PPD |
A6 | Dp1 | USB 2.0 | B6 | Dn2 | USB 2.0 |
A7 | Dn1 | USB 2.0 | B7 | Dp2 | USB 2.0 |
A8 | SBU1 | PPD | B8 | CC2 | CFG |
A9 | צמיג | תְזוּנָה | B9 | צמיג | תְזוּנָה |
A10 | SSRXn2 | RX - | B10 | SSTXn2 | TX - |
A11 | SSRXp2 | Rx + | B11 | SSTXp2 | TX + |
A12 | GND | קרקוע | B12 | GND | קרקוע |
הרמה הבאה של מפרט USB 3.2
בינתיים, תהליך שיפור האוטובוס הסדרתי האוניברסלי נמשך באופן פעיל. ברמה ללא מטרות רווח, כבר פותחה רמת המפרט הבאה - 3.2.
על פי המידע הזמין, מאפייני המהירות של ממשק כמו USB 3.2 מבטיחים פרמטרים כפולים מכפי שהעיצוב הקודם מסוגל.
היזמים הצליחו להשיג פרמטרים כאלה על ידי הצגת ערוצים מרובי-ליבות שדרכם מתבצעת השידור במהירויות של 5 ו -10 ג'יגה-ביט / ש 'בהתאמה.
כמו Thunderbolt, USB 3.2 משתמש בכמה להקות בכדי להשיג רוחב פס כללי, במקום לנסות לסנכרן ולהריץ ערוץ אחד פעמיים
אגב, יש לציין כי תאימות של ממשק מבטיח עם USB-C קיים תומכת במלואה, מכיוון שמחבר Type-C (כפי שכבר צוין) ניחן במגעים מיותרים (סיכות) המספקים העברת אות רב-פסיים.
תכונות של חיבור הכבלים על סיכות המחבר
על ידי כמה ניואנסים טכנולוגיים מיוחדים, לא מציינים הלחמה של מוליכי כבלים בכריות המגע של המחברים. הדבר העיקרי בתהליך כזה הוא להבטיח כי צבע מוליכי הכבלים שהוגנו בעבר מפני בידוד על ידי מגע (סיכה) מסוים.
קידוד צבע של מוליכים בתוך מכלול הכבלים המשמש לממשקי USB. מלמעלה למטה, בהתאמה, צביעה של מוליכי הכבלים מוצגת למפרטים 2.0, 3.0 ו- 3.1
כמו כן, אם אתה מבצע הלחמה של שינויים בגרסאות מיושנות, עליך לשקול את תצורת המחברים, מה שמכונה "אבא" ו- "אמא".
המוליך שנלחם במגע של "האב" צריך להתכתב עם הלחמה על מגע "האם". קח, למשל, את האפשרות של הלחמת הכבל דרך אנשי הקשר USB 2.0.
ארבעת המוליכים העובדים המשמשים בהתגלמות זו מסומנים בדרך כלל על ידי ארבעה צבעים שונים:
- באדום;
- לבן
- ירוק
- בשחור.
בהתאם, כל מוליך מוחדר למשטח מגע המסומן במפרט של מחבר בצבע דומה. גישה זו מקלה מאוד על עבודתו של מהנדס האלקטרוניקה, מבטלת טעויות אפשריות בתהליך החיווט.
טכנולוגית הלחמה דומה חלה על מחברים מסדרות אחרות. ההבדל היחיד במקרים כאלה הוא המספר הגדול יותר של מוליכים שיש להלחם. כדי לפשט את העבודה שלך, נוח להשתמש בכלי מיוחד - מגהץ אמין להלחמת חוטים בבית וחשפנית לרצועת קצות החוטים.
ללא קשר לתצורת המחברים, תמיד נעשה שימוש בהלחמה של מוליך המסך. מוליך זה מולחם לפין המתאים במחבר, מגן - מסך מגן.
ישנם מקרים תכופים של התעלמות ממסך המגן כאשר "מומחים" אינם רואים את הנקודה במדריך זה. עם זאת, היעדר מסך מפחית באופן דרמטי את הביצועים של כבל ה- USB.
לכן, אין זה מפתיע כאשר, עם אורך כבל משמעותי ללא מסך, המשתמש מקבל בעיות בצורה של הפרעות.
חיווט למחבר עם שני מוליכים לארגון קו הכוח למכשיר התורם. בפועל משתמשים באפשרויות חיווט שונות, על בסיס צרכים טכניים.
הלחמת כבל USB אפשרית בדרכים שונות, תלוי בתצורה של קווי היציאה בהתקן מסוים.
לדוגמה, כדי לחבר התקן אחד למכשיר כדי להשיג רק את מתח האספקה (5V), מספיק כדי להלחם רק שני קווים בפינים (המגעים) המתאימים.
הסרטון שלהלן מציג את עיקרי הפינאוט של מחברי סדרת 2.0 ואחרים, מסביר באופן ויזואלי את הפרטים האישיים של נהלי ההלחמה.
לאחר מידע מלא על איתור מחברי אוטובוס טוריים אוניברסליים, אתה תמיד יכול להתמודד עם הבעיה הטכנית הקשורה בפגמים במוליך. כמו כן, מידע זה יועיל אם תצטרך לחבר מכשירים דיגיטליים שאינם סטנדרטיים.
האם ברצונך להוסיף את החומר לעיל עם הערות שימושיות או עצות בעלות חיווט עצמי? כתוב הערות בבלוק שלמטה, הוסף במידת הצורך חומרי צילום ייחודיים.
אולי עדיין יש לך שאלות אחרי שקראת את המאמר? שאלו אותם כאן - המומחים שלנו ומבקרי האתר המוסמכים ינסו להבהיר נקודות לא מובנות.