핀 USB
מדריך מלא לקשרים USB 2.0, 3.0 ו-3.1 (USB-C)
"דיאגרמות פיניות מקיפות והסברים טכניים לכל סוגי הקישורים של USB העיקריים, כולל Standard-A, B, Mini, Micro ו-USB-C."
המקור הזה מבוסס על רשת מספק פירוט מפורט של תצורות פינים של קשורי USB, פונקציות אותות, רמות מתח וקידוד צבע עבור הדורות: USB 2.0, USB 3.0 ו-USB 3.1 (Type-C). כל המידע עוקב אחר仕德文翻译似乎在中途被截断了，我将按照要求继续完成希伯来语的翻译：
כל המידע עוקב אחר המפרטים הרשמיים של ה-פורום מממשי USB (USB-IF).
מתאים להנדסים, טכנאים, חובבנים וסטודנטים שעובדים עם מערכות משובצות, אלקטרוניקה DIY או תיקון מכשירים.
מהו USB?
Universal Serial Bus (USB) הוא ממשק סטנדרטי להתחברות של התקנים לחשבונות ומתקני ניידים. הוא תומך ב:
העברת נתונים
ספק כוח (עד 240W ב-USB PD)
טעינת מכשירים
החלפת התקנים בזמן ההרצה (hot-swapping)
כל גרסה של USB מציגה תכונות חדשות:
USB 2.0: עד 480 Mbps
USB 3.0: עד 5 Gbps
USB 3.1 Gen 2: עד 10 Gbps
USB 3.2 / USB4: עד 40 Gbps
הקישורים הפיזיים משתנים לפי סוג ודור, אך כולם עוקבים אחר חלוקת פינים מדויקת.
סקירה של סוגי הקישורים של USB
| Connection | Pins | Use Case |
|---|---|---|
| USB 2.0 A/B | 4 פינים | מארחים, מדפסות, לוחות מקשים |
| Mini/Micro USB 2.0 | 5 פינים | טלפונים ישנים, מצלמות |
| USB 3.0 A/B | 9/11 פינים | נתונים מהירים, דיסקים חיצוניים |
| Micro USB 3.0 | 10 פינים | סמארטפונים, טאבלטים |
| USB 3.1 C (USB-C) | 24 פינים | הפיך, כוח גבוה, נתונים מהירים |
הערה: USB-C תומך ב-הפיכות, פעולת תפקיד כפול ו-ספק כוח (PD).
USB 2.0 – קושרים סטנדרטים A & B
Standard A: Standard B:
┌─────────┐ ┌─────────┐
│ 4 3 2 1 │ │ 1 2 │
└─────────┘ └─────────┘
↑ ↑
View Plug View Plugתצורת פינים (4-פינים)
| Pin | Signal | Color Code | Function |
|---|---|---|---|
| 1 | VCC (+5V) | אדום | ספק כוח (עד 500mA) |
| 2 | Data - (D-) | לבן | זוג נתונים דיפרנציאלי (-) |
| 3 | Data + (D+) | ירוק | זוג נתונים דיפרנציאלי (+) |
| 4 | Ground | שחור | החזרת אות וספק כוח |
תקשורת דו-כיוונית באמצעות אות דיפרנציאלי
אין הגנה על ESD בצד המארח? השתמש דיודות TVS!
Mini/Micro USB 2.0 – סטנדרטים A & B
Standard A: Standard B: ┌───────┐ ┌───────┐ │ 1 2 3 4 5 │ │ 1 2 3 4 5 │ └───────┘ └───────┘
תצורת פינים (5-פינים)
| Pin | Signal | Function |
|---|---|---|
| 1 | VCC (+5V) | ספק כוח |
| 2 | Data - (D-) | נתונים של USB 2.0 שליליים |
| 3 | Data + (D+) | נתונים של USB 2.0 חיוביים |
| 4 | None | זיהוי מארח: מחובר לקרקע במארחים, פתוח במכשירים |
| 5 | Ground | קרקעית משותפת |
פין 4 מאפשר זיהוי אוטומטי של מארח מול עבד
משתמשים בו בטלפונים ישנים, יחידות GPS ובמצלמות דיגיטליות
USB 3.0 – קושרים סטנדרטים A & B
USB 3.0 A (9-פינים)
View Plug: ┌─────────────┐ │ 5 6 7 8 9 │ │ 4 3 2 1 │ └─────────────┘
| Pin | Signal | Function |
|---|---|---|
| 1 | VCC (+5V) | ספק כוח |
| 2 | D- | נתונים של USB 2.0 שליליים |
| 3 | D+ | נתונים של USB 2.0 חיוביים |
| 4 | GND | קרקעית כוח |
| 5 | RX2- | קו קבלה של USB 3.0 (-) |
| 6 | RX2+ | קו קבלה של USB 3.0 (+) |
| 7 | GND | קרקעית אות |
| 8 | TX2- | קו שליחה של USB 3.0 (-) |
| 9 | TX2+ | קו שליחה של USB 3.0 (+) |
совместим с USB 2.0
скорость: до 5 Гбит/с (SuperSpeed)
USB 3.0 B (11-пинов)
Вид разъема: ┌─────────────┐ │ 9 8 7 6 5 │ │ 10 11 │ │ 4 3 │ └─────────────┘
| Пин | Сигнал | Функция |
|---|---|---|
| 1 | VCC (+5V) | Питание |
| 2 | D- | Данные USB 2.0 отрицательные |
| 3 | D+ | Данные USB 2.0 положительные |
| 4 | GND | Общая земля питания |
| 5 | TX2- | Линия передачи USB 3.0 (-) |
| 6 | TX2+ | Линия передачи USB 3.0 (+) |
| 7 | GND | Земля сигнала |
| 8 | RX2- | Линия приема USB 3.0 (-) |
| 9 | RX2+ | Линия приема USB 3.0 (+) |
| 10 | DPWR | Питание, предоставляемое устройством (например, автономный хаб) |
| 11 | GND | Земля для DPWR |
Редко используется; заменен на USB-C в современных устройствах
Micro USB 3.0 (10-пинов)
Вид разъема: ┌─────────────────────┐ │ 1 0 9 8 7 6 │ │ 5 4 3 2 1 │ └─────────────────────┘
| Пин | Сигнал | Функция |
|---|---|---|
| 1 | VCC (+5V) | Питание |
| 2 | D- | Данные USB 2.0 отрицательные |
| 3 | D+ | Данные USB 2.0 положительные |
| 4 | ID | Идентификация OTG (роль хост/устройство) |
| 5 | GND | Общая земля питания |
| 6 | TX2- | Линия передачи USB 3.0 (-) |
| 7 | TX2+ | Линия передачи USB 3.0 (+) |
| 8 | GND | Земля сигнала |
| 9 | RX2- | Линия приема USB 3.0 (-) |
| 10 | RX2+ | Линия приема USB 3.0 (+) |
Используется в ранних смартфонах и планшетах до принятия USB-C
Поддерживает режим On-The-Go (OTG)
USB 3.1 Type-C (24-пина) – обратимый разъем
Вид разъема (верхняя сторона): ┌────────────────────────────┐ │ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 │ └────────────────────────────┘ │ 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 │ └────────────────────────────┘
Конфигурация пинов (24-пина)
| Пин | Сигнал | Функция |
|---|---|---|
| 1 | GND (A1) | Земля |
| 2 | TX1+ (A2) | Передача SuperSpeed (+) |
| 3 | TX1- (A3) | Передача SuperSpeed (-) |
| 4 | Vbus (A4) | +5V питание |
| 5 | CC1 (A5) | Канал конфигурации (определение ориентации, ролей питания) |
| 6 | D+ (A6) | Данные USB 2.0 положительные |
| 7 | D- (A7) | Данные USB 2.0 отрицательные |
| 8 | SBU1 (A8) | Боковой канал (для видео/аудио, альтернативных режимов) |
| 9 | Vbus (A9) | +5V питание (второй путь) |
| 10 | RX2- (A10) | Прием SuperSpeed (-) |
| 11 | RX2+ (A11) | Прием SuperSpeed (+) |
| 12 | GND (A12) | Земля |
| 13 | GND (B12) | Земля (симметричная сторона) |
| 14 | RX1+ (B11) | Прием SuperSpeed (+) |
| 15 | RX1- (B10) | Прием SuperSpeed (-) |
| 16 | Vbus (B9) | +5V питание |
| 17 | SBU2 (B8) | Боковой канал |
| 18 | D- (B7) | Данные USB 2.0 отрицательные |
| 19 | D+ (B6) | Данные USB 2.0 положительные |
| 20 | CC2 (B5) | Канал конфигурации (резервный) |
| 21 | Vbus (B4) | +5V питание |
| 22 | TX2- (B3) | Передача SuperSpeed (-) |
| 23 | TX2+ (B2) | Передача SuperSpeed (+) |
| 24 | GND (B1) | Земля |
Полностью обратимый разъем
Двухрольная передача данных (хост/устройство)
Поддерживает USB Power Delivery (до 240W)
Поддерживает DisplayPort и HDMI через альтернативный режим
Советы по проектированию для инженеров
Всегда маршрутизируйте D+/D- как дифференциальные пары с контролируемым импедансом (~90Ω)
Сохраняйте след Vbus коротким и широким для лучшей обработки тока
Используйте диоды TVS на линиях D+/D- для защиты от ESD
Добавьте резисторы подтяжки на CC пины для правильного переговорного процесса
Следуйте руководствам по соответствию USB-IF для сертификации
Соответствие стандартам
USB 2.0: Спецификация USB-IF 2.0
USB 3.0: Спецификация USB 3.0 (Rev. 1.0)
USB 3.1: Спецификация USB 3.1 (Rev. 1.0)
USB-C: Спецификация USB Type-C (Rev. 2.1)
Все современные устройства должны соответствовать этим стандартам для взаимодействия.
