Решительная попытка разобраться во всех вариантах USB.
14 октября 2020 1
Хотелось бы начать эту статью со слов, что раньше трава была зеленее, кабели толще, а разъемов и стандартов было бесчисленное количество. Хорошо, что сейчас не так.
Времена действительно изменились: сейчас стало намного хуже. В современных стандартах разъемов стало еще проще запутаться и использовать не тот кабель не с тем устройством. Хорошая новость в том, что к уничтожению техники это больше не приводит, но пользователю от этого сильно легче не становится.
У соединения компьютерной техники и периферии сейчас (впрочем, всегда) будут две проблемы. Первая — скорость адаптации нового стандарта. Как показал опыт перехода на USB-C (в народ ушло его неправильное название, но об этом ниже), без особого стимула ни производители, ни потребители смысла в новинке не видят.
И вторая проблема: попытка унифицировать разные поколения или даже разные стандарты под одним разъемом. По задумке, это должно было упростить переход, а на практике устроило первородный хаос на рынке кабелей.
Хорошая новость в том, что над хаосом возвысились беспроводные технологии и самостоятельные устройства и нам все реже и реже приходится использовать кабели. Но разобраться в матчасти все равно придется.
Universal Serial Bus (USB)
Император всех интерфейсов. В использовании с 1996 года, когда стал действительно спасительным. Во-первых, втрое уменьшил толщину кабелей; во-вторых, позволил подключать устройства не выключая компьютер (да, в палеолите для этого приходилось выключать компьютер). Лучше всего историю разработки описывает фраза В.С. Черномырдина «Хотели как лучше, а получилось как всегда», а опыт использования разъемов — фраза «Нет, нет, да».
Чтобы понять и простить USB, нужно разделить его на две категории: стандарты разъемов и стандарты интерфейсов. Разъемы (их правильно называть со словом Type: Type-A, Type-B, Type-C) со временем появлялись по запросам трудящихся, и для них действует простое правило: подходит — значит, заработает. Мини- и микроверсии появились просто потому, что требовались разъемы меньше. Но сейчас они постепенно исчезли.
Первым вестником хаоса стал стандарт USB 3. Поначалу его легко было отличить: USB Type-A разъемы красили в синий цвет, подчеркивая принадлежность к самой последней версии интерфейса. 31 июля 2013 года наступил судный день — появился наследник USB 3. Его решили назвать USB 3.1. В то же самое время все устройства USB 3.0, выпущенные до этого, становились USB 3.1 Gen 1, а новые устройства — USB 3.1 Gen 2.
В этот же момент появляется разъем USB Type-C (мы все привыкли называть его USB-C), который должен поддерживать стандарты интерфейсов USB 3.1 Gen 1/2, а также передачу видеосигнала и питания. Проблема в том, что не существует никаких внешних отличий Gen 1 от Gen 2. Но чтобы Gen 2 заработал, требуется, чтобы его поддерживали компьютер, операционная система, периферийное устройство и кабель.
Типы разъемов USB
В такой неопределенности мир жил до 22 сентября 2017 года. В этот день все стало еще хуже: появились спецификации стандарта интерфейса USB 3.2. Теперь линейка стандартов выглядит так: USB 3.2 Gen 1 (в девичестве — USB 3.0), USB 3.2 Gen 2 (в девичестве — USB 3.0) и USB 3.2 Gen 2 x 2 (все еще в девичестве).
Как с этим жить потребителю? Проблем с кабелями USB-C три: стандарт шины, стандарт видео и стандарт питания.
Но есть и четвертая проблема: разъем USB Type-C используется еещё и для интерфейса Thunderbolt.
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.
Распространенные виды штекеров стандарта USB
Источник gitjournal.tech
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.
Количество выводов разных USB разъемов
Источник m-gen.ru
- 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.
Сложности классификации: типы и версии USB-разъемов
Источник teranews.net
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.
Распиновка и внешний вид разъема USB 3.0, тип А
Источник kupisantehniky.ru
- 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.
Распиновка штекера и гнезда планшета Samsung Galaxy
Источник lpcshop.ru
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.
Сравнительная распиновка для разъемов A, B, C, Mini и Micro
Источник electroinfo.net
