อินเทอร์เฟซ USB เป็นรูปแบบที่นิยมของการสื่อสารทางเทคโนโลยีบนมือถือและอุปกรณ์ดิจิตอลอื่น ๆ ตัวเชื่อมต่อชนิดนี้มักพบในคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลที่มีการกำหนดค่าต่าง ๆ ระบบคอมพิวเตอร์ส่วนต่อพ่วงโทรศัพท์มือถือ ฯลฯ
คุณสมบัติของอินเตอร์เฟสดั้งเดิมคือ USB pinout ขนาดเล็ก สำหรับการทำงานจะใช้เพียง 4 พิน (หน้าสัมผัส) + 1 สายป้องกันสายดิน จริงการแก้ไขขั้นสูงเพิ่มเติมล่าสุด (USB 3.0 Powered-B หรือ Type-C) มีลักษณะโดยการเพิ่มจำนวนของผู้ติดต่อที่ทำงาน สิ่งที่เราจะพูดถึงในเนื้อหานี้ นอกจากนี้เรายังอธิบายโครงสร้างของอินเทอร์เฟซและคุณสมบัติของการเดินสายเคเบิลบนพินตัวเชื่อมต่อ
ประเภทของช่องเสียบ USB
ตัวย่อ "USB" มีตัวย่อซึ่งทั้งหมดอ่านว่า "Universal Series Bus" - บัสอนุกรมสากลเนื่องจากมีการแลกเปลี่ยนข้อมูลดิจิตอลความเร็วสูง
ความสามารถรอบด้านของอินเตอร์เฟส USB ได้รับการบันทึกไว้:
- การใช้พลังงานต่ำ;
- การรวมกันของสายเคเบิลและตัวเชื่อมต่อ;
- บันทึกง่าย ๆ ของการแลกเปลี่ยนข้อมูล
- ฟังก์ชั่นระดับสูง
- รองรับไดรเวอร์ของอุปกรณ์ที่หลากหลาย
โครงสร้างของอินเตอร์เฟส USB คืออะไรและตัวเชื่อมต่อเทคโนโลยี USB ชนิดใดที่มีอยู่ในโลกสมัยใหม่ของอิเล็กทรอนิกส์ ลองคิดดูสิ
โครงสร้างเทคโนโลยีของอินเตอร์เฟส USB 2.0
ตัวเชื่อมต่อที่เกี่ยวข้องกับผลิตภัณฑ์ที่รวมอยู่ในกลุ่มข้อมูลจำเพาะ 1.x - 2.0 (สร้างก่อนปี 2544) เชื่อมต่อกับสายไฟฟ้าสี่สายซึ่งมีตัวนำไฟฟ้าสองตัวจ่ายไฟและส่งข้อมูลอีกสองตัว
ยิ่งไปกว่านั้นในข้อกำหนด 1.x - 2.0 การเดินสายของตัวเชื่อมต่อบริการ USB ชี้ให้เห็นว่าการเชื่อมต่อสายเคเบิลหุ้มฉนวน - ในความเป็นจริงตัวนำที่ห้า
นี่คือการออกแบบทางกายภาพของตัวเชื่อมต่อ USB ปกติที่เกี่ยวข้องกับข้อกำหนดที่สอง ด้านซ้ายเป็นรุ่นประเภท "บิดา" ด้านขวาเป็นรุ่นประเภท "แม่" และ pinout ที่สอดคล้องกับตัวเลือกทั้งสอง
ตัวเชื่อมต่อ universal serial bus รุ่นที่มีอยู่ของข้อมูลจำเพาะที่ทำเครื่องหมายไว้จะแสดงด้วยตัวเลือกสามตัวเลือก:
- ปกติ - พิมพ์ "A" และ "B"
- มินิ - พิมพ์ "A" และ "B"
- ไมโคร - พิมพ์ "A" และ "B"
ความแตกต่างระหว่างผลิตภัณฑ์ทั้งสามประเภทนั้นอยู่ในแนวทางการออกแบบ หากขั้วต่อปกติมีไว้สำหรับใช้กับอุปกรณ์เครื่องเขียนตัวเชื่อมต่อขนาดเล็กและขนาดเล็กจะใช้สำหรับอุปกรณ์มือถือ
นี่คือการออกแบบทางกายภาพของตัวเชื่อมต่อของข้อกำหนดที่สองจากซีรี่ส์“ mini” และดังนั้นฉลากสำหรับตัวเชื่อมต่อ Mini USB - pinout ที่เรียกว่าบนพื้นฐานของการที่ผู้ใช้ทำการเชื่อมต่อสายเคเบิล
ดังนั้นทั้งสองประเภทสุดท้ายมีลักษณะโดยการออกแบบขนาดเล็กและรูปร่างของขั้วต่อที่ปรับเปลี่ยนเล็กน้อย
ตาราง Pinout สำหรับคอนเนคเตอร์มาตรฐานประเภท“ A” และ“ B”
ติดต่อ | สเปค | สายเคเบิลตัวนำ | ฟังก์ชัน |
1 | พลังงาน + | แดง (ส้ม) | + 5V |
2 | ข้อมูล - | ทองคำขาว) | ข้อมูล - |
3 | ข้อมูล + | สีเขียว | ข้อมูล + |
4 | โภชนาการ - | สีน้ำเงินสีดำ) | โลก |
นอกเหนือจากการทำงานของตัวเชื่อมต่อ mini-A และ mini-B รวมถึงตัวเชื่อมต่อ micro-A และ micro-B แล้วยังมีการดัดแปลงตัวเชื่อมต่อ mini-AV และ micro-AV อีกด้วย
คุณสมบัติที่โดดเด่นของโครงสร้างดังกล่าวคือการดำเนินการเดินสายของตัวนำ USB บนแผ่นสัมผัส 10 พิน อย่างไรก็ตามในทางปฏิบัติตัวเชื่อมต่อดังกล่าวไม่ค่อยได้ใช้
หมุดอินเทอร์เฟซ Micro USB และ Mini USB สำหรับตัวเชื่อมต่อชนิด“ A” และ“ B”
ติดต่อ | สเปค | สายเคเบิลตัวนำ | ฟังก์ชัน |
1 | พลังงาน + | สีแดง | + 5V |
2 | ข้อมูล - | ขาว | ข้อมูล - |
3 | ข้อมูล + | สีเขียว | ข้อมูล + |
4 | ตัวบ่งชี้ | – | อุปกรณ์โฮสต์ |
5 | โภชนาการ - | สีดำ | โลก |
โครงสร้างเทคโนโลยีของอินเตอร์เฟส USB 3.x
ในขณะเดียวกันการปรับปรุงอุปกรณ์ดิจิตอลภายในปี 2551 นำไปสู่การกำหนดอายุของข้อกำหนด 1.x - 2.0
อินเทอร์เฟซประเภทนี้ไม่อนุญาตให้เชื่อมต่ออุปกรณ์ใหม่เช่นฮาร์ดไดรฟ์ภายนอกในลักษณะที่ให้อัตราการถ่ายโอนข้อมูลสูงกว่า (มากกว่า 480 Mb / s)
ดังนั้นอินเทอร์เฟซที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงปรากฏขึ้นพร้อมกับข้อกำหนด 3.0 การพัฒนาสเปคใหม่นั้นไม่เพียง แต่เพิ่มความเร็ว แต่ยังเพิ่มความแรงของกระแสไฟฟ้าที่ 900 mA เทียบกับ 500 mA สำหรับ USB 2/0
เป็นที่ชัดเจนว่ารูปลักษณ์ของตัวเชื่อมต่อดังกล่าวให้บริการกับอุปกรณ์จำนวนมากขึ้นซึ่งบางส่วนสามารถใช้พลังงานโดยตรงจากอินเตอร์เฟสบัสอนุกรมสากล
การดัดแปลงขั้วต่อ USB 3.0 ประเภทต่าง ๆ : 1 - การทำงานของ "mini" type "B"; 2 - ผลิตภัณฑ์มาตรฐานประเภท "A"; 3 - การพัฒนาชุด "micro" type "B" 4 - การดำเนินการมาตรฐานของประเภท "C"
ดังที่คุณเห็นในภาพด้านบนอินเทอร์เฟซของข้อมูลจำเพาะที่สามมีผู้ติดต่อ (หมุด) การทำงานมากกว่ารุ่นก่อนหน้า - สอง อย่างไรก็ตามรุ่นที่สามนั้นเข้ากันได้อย่างสมบูรณ์กับ "สอง"
เพื่อให้สามารถส่งสัญญาณด้วยความเร็วสูงขึ้นนักพัฒนาของการออกแบบของรุ่นที่สามได้ติดตั้งสายข้อมูลเพิ่มเติมอีกสี่สายและหนึ่งสายของสายหน้าสัมผัสศูนย์ พินการติดต่อที่เพิ่มขึ้นจะถูกจัดเรียงเป็นแถวแยกกัน
ตารางแสดงตำแหน่งสำหรับหมุดของตัวเชื่อมต่อของรุ่นที่สามสำหรับการเดินสายเคเบิล USB
ติดต่อ | ดำเนินการ "A" | ดำเนินการ "B" | Micro-B |
1 | พลังงาน + | พลังงาน + | พลังงาน + |
2 | ข้อมูล - | ข้อมูล - | ข้อมูล - |
3 | ข้อมูล + | ข้อมูล + | ข้อมูล + |
4 | โลก | โลก | ตัวบ่งชี้ |
5 | StdA_SSTX - | StdA_SSTX - | โลก |
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 | การป้องกัน | การป้องกัน | การป้องกัน |
ในขณะเดียวกันการใช้อินเทอร์เฟซ USB 3.0 โดยเฉพาะอย่างยิ่งซีรีย์“ A” เป็นข้อบกพร่องในการออกแบบอย่างจริงจัง ตัวเชื่อมต่อมีรูปร่างไม่สมมาตร แต่ไม่ได้ระบุตำแหน่งการเชื่อมต่อโดยเฉพาะ
นักพัฒนาต้องจัดการกับความทันสมัยของการออกแบบอันเป็นผลมาจากในปี 2013 ตัวเลือก USB-C ปรากฏในการกำจัดของผู้ใช้
อัพเกรด USB 3.1
การออกแบบตัวเชื่อมต่อชนิดนี้เกี่ยวข้องกับการซ้ำซ้อนของตัวนำที่ทำงานทั้งสองด้านของปลั๊ก นอกจากนี้ยังมีบรรทัดที่ซ้ำซ้อนหลายบรรทัดบนอินเตอร์เฟส
ตัวเชื่อมต่อชนิดนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีดิจิตอลมือถือที่ทันสมัย
ตำแหน่งของหมุด (หมุด) สำหรับอินเทอร์เฟซชนิด USB-C ซึ่งเกี่ยวข้องกับชุดข้อมูลจำเพาะตัวที่สามของตัวเชื่อมต่อที่ออกแบบมาสำหรับการสื่อสารของอุปกรณ์ดิจิตอลต่างๆ
เป็นที่น่าสังเกตว่าลักษณะของ USB Type-C ตัวอย่างเช่นพารามิเตอร์ความเร็วสำหรับอินเทอร์เฟซนี้แสดงระดับ 10 Gbit / s
การออกแบบของตัวเชื่อมต่อนั้นถูกออกแบบมาให้มีขนาดกะทัดรัดและให้การเชื่อมต่อที่สมมาตรช่วยให้สามารถเสียบตัวเชื่อมต่อในตำแหน่งใดก็ได้
ตาราง pinout สอดคล้องกับข้อกำหนด 3.1 (USB-C)
ติดต่อ | การแต่งตั้ง | ฟังก์ชัน | ติดต่อ | การแต่งตั้ง | ฟังก์ชัน |
A1 | GND | สายดิน | B1 | GND | สายดิน |
A2 | SSTXp1 | TX + | B2 | SSRXp1 | Rx + |
A3 | SSTXn1 | TX - | B3 | SSRXn1 | จำนวน - |
A4 | ยางรถยนต์ + | พลังงาน + | B4 | ยางรถยนต์ + | พลังงาน + |
A5 | CC1 | ช่อง 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 | ซีเอฟจี |
A9 | ยาง | อาหารการกิน | B9 | ยาง | อาหารการกิน |
A10 | SSRXn2 | จำนวน - | B10 | SSTXn2 | TX - |
A11 | SSRXp2 | Rx + | B11 | SSTXp2 | TX + |
A12 | GND | สายดิน | B12 | GND | สายดิน |
ข้อมูลจำเพาะระดับถัดไปของ USB 3.2
ในขณะเดียวกันกระบวนการปรับปรุงบัสอนุกรมสากลกำลังดำเนินการอย่างต่อเนื่อง ที่ระดับไม่หวังผลกำไรระดับสเปคต่อไปนี้ได้รับการพัฒนา - 3.2
ตามข้อมูลที่มีอยู่คุณลักษณะความเร็วของอินเทอร์เฟซเช่น USB 3.2 สัญญาสองเท่าของพารามิเตอร์มากที่สุดเท่าที่การออกแบบก่อนหน้านี้มีความสามารถ
นักพัฒนาสามารถจัดการพารามิเตอร์ดังกล่าวได้โดยการแนะนำช่องสัญญาณหลายช่องทางซึ่งการส่งข้อมูลจะดำเนินการด้วยความเร็ว 5 และ 10 Gbit / s ตามลำดับ
เช่น Thunderbolt, USB 3.2 ใช้หลายแบนด์เพื่อให้ได้แบนด์วิดท์โดยรวมมากกว่าพยายามซิงค์และรันหนึ่งช่องสองครั้ง
อย่างไรก็ตามควรสังเกตว่าการรองรับความเข้ากันได้ของอินเทอร์เฟซที่มีสัญญากับ USB-C ที่มีอยู่นั้นได้รับการรองรับอย่างสมบูรณ์เนื่องจากตัวเชื่อมต่อ Type-C (ดังที่ระบุไว้แล้ว) ได้รับการติดต่อด้วยหมุด
คุณสมบัติของการเดินสายเคเบิลบนพินตัวเชื่อมต่อ
โดยความแตกต่างทางเทคโนโลยีพิเศษบางอย่างการบัดกรีตัวนำสายเคเบิลบนแผ่นสัมผัสของขั้วต่อจะไม่ถูกบันทึก สิ่งสำคัญในกระบวนการดังกล่าวคือเพื่อให้แน่ใจว่าสีของตัวนำสายเคเบิลก่อนหน้านี้ได้รับการคุ้มครองจากฉนวนกันความร้อนโดยการติดต่อ (พิน) โดยเฉพาะ
รหัสสีของตัวนำภายในชุดสายเคเบิลที่ใช้สำหรับการเชื่อมต่อ USB จากบนลงล่างตามลำดับโทนสีของตัวนำสายเคเบิลสำหรับข้อกำหนด 2.0, 3.0 และ 3.1 จะแสดงขึ้น
นอกจากนี้หากคุณกำลังบัดกรีการดัดแปลงรุ่นที่ล้าสมัยคุณควรคำนึงถึงการกำหนดค่าของตัวเชื่อมต่อที่เรียกว่า "พ่อ" และ "แม่"
ตัวนำตัวนำที่สัมผัสกับ "พ่อ" ควรสอดคล้องกับการบัดกรีที่หน้าสัมผัสของ "แม่" ยกตัวอย่างเช่นตัวเลือกในการบัดกรีสายเคเบิลไปยังขั้วต่อ USB 2.0
ตัวนำการทำงานสี่ตัวที่ใช้ในศูนย์รวมนี้มักจะถูกระบุด้วยสี่สีที่ต่างกัน:
- ในสีแดง;
- ขาว
- สีเขียว
- ในสีดำ.
ดังนั้นตัวนำแต่ละตัวนำจะถูกบัดกรีไปยังแผ่นสัมผัสที่ทำเครื่องหมายด้วยสเปคของตัวเชื่อมต่อที่มีสีคล้ายกัน วิธีการนี้ช่วยอำนวยความสะดวกในการทำงานของวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์อย่างมากช่วยขจัดข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นในกระบวนการเดินสาย
เทคโนโลยีการบัดกรีที่คล้ายกันนี้ใช้กับขั้วต่อของซีรี่ส์อื่น ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวในกรณีดังกล่าวคือจำนวนตัวนำที่มากขึ้นซึ่งจะต้องทำการบัดกรี เพื่อให้การทำงานของคุณง่ายขึ้นสะดวกในการใช้เครื่องมือพิเศษ - หัวแร้งที่เชื่อถือได้สำหรับการบัดกรีสายไฟที่บ้านและสตริปเปอร์สำหรับยึดปลายสายไฟ
โดยไม่คำนึงถึงการกำหนดค่าของการเชื่อมต่อการบัดกรีตัวนำตัวนำหน้าจอมักจะใช้ ตัวนำนี้ถูกบัดกรีด้วยพินที่สอดคล้องบนตัวเชื่อมต่อ โล่ - หน้าจอป้องกัน.
มีหลายกรณีที่ไม่สนใจหน้าจอป้องกันเมื่อ "ผู้เชี่ยวชาญ" ไม่เห็นประเด็นในคู่มือนี้ อย่างไรก็ตามการขาดหน้าจอจะลดประสิทธิภาพของสาย USB ลงอย่างมาก
ดังนั้นจึงไม่น่าแปลกใจเมื่อมีความยาวสายเคเบิลที่ไม่มีหน้าจอผู้ใช้จะได้รับปัญหาในรูปแบบของการรบกวน
การเดินสายขั้วต่อพร้อมตัวนำสองเส้นสำหรับการจัดระเบียบสายไฟสำหรับอุปกรณ์ผู้บริจาค ในทางปฏิบัติมีการใช้ตัวเลือกการเดินสายที่แตกต่างกันตามความต้องการด้านเทคนิค
การบัดกรีสาย USB อาจทำได้หลายวิธีขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าของสายพอร์ตในอุปกรณ์เฉพาะ
ตัวอย่างเช่นในการเชื่อมต่ออุปกรณ์หนึ่งเข้ากับอุปกรณ์อื่นเพื่อรับแรงดันไฟฟ้า (5V) เพียงอย่างเดียวก็เพียงพอที่จะประสานเพียงสองบรรทัดบนหมุด (ติดต่อ) ที่เกี่ยวข้อง
วิดีโอด้านล่างแสดงให้เห็นถึงจุดหลักของการพินของคอนเนคเตอร์ 2.0 ซีรีย์และอื่น ๆ ซึ่งอธิบายรายละเอียดของขั้นตอนการบัดกรีได้ด้วยตนเอง
มีข้อมูลที่ครบถ้วนเกี่ยวกับ pinout ของ universal serial bus connector คุณสามารถรับมือกับปัญหาทางเทคนิคที่เกี่ยวข้องกับความบกพร่องของตัวนำได้เสมอ นอกจากนี้ข้อมูลนี้ยังมีประโยชน์หากคุณต้องการเชื่อมต่ออุปกรณ์ดิจิตอลที่ไม่ได้มาตรฐาน
คุณต้องการเสริมเนื้อหาข้างต้นด้วยความเห็นที่เป็นประโยชน์หรือเคล็ดลับการเดินสายตนเองที่มีค่าหรือไม่? เขียนความคิดเห็นในบล็อกด้านล่างเพิ่มวัสดุภาพที่ไม่ซ้ำกันหากจำเป็น
บางทีคุณยังมีคำถามหลังจากอ่านบทความหรือไม่ ถามพวกเขาที่นี่ - ผู้เชี่ยวชาญและผู้เยี่ยมชมไซต์ของเราจะพยายามชี้แจงจุดที่เข้าใจยาก