ขา USB
คู่มือสมบูรณ์สำหรับ USB 2.0, 3.0, และ 3.1 (USB-C) Connectors
"แผนผังขาและคำอธิบายทางเทคนิคที่ครอบคลุมสำหรับประเภทตัวเชื่อมต่อ USB หลักๆ รวมถึง Standard-A, B, Mini, Micro, และ USB-C."
การอ้างอิงบนเว็บนี้ให้รายละเอียดเกี่ยวกับ การกำหนดขาของตัวเชื่อมต่อ USB, ฟังก์ชันสัญญาณ, ระดับแรงดันไฟฟ้า, และรหัสสีในแต่ละรุ่น: USB 2.0, USB 3.0, และ USB 3.1 (Type-C). ข้อมูลทั้งหมดตามมาตรฐานอย่างเป็นทางการจาก USB Implementers Forum (USB-IF).
เหมาะสำหรับวิศวกร, เทคนิค, นักประดิษฐ์, และนักเรียนที่ทำงานกับระบบฝังตัว, อิเล็กทรอนิกส์ DIY, หรือการซ่อมแซมอุปกรณ์.
USB คืออะไร?
Universal Serial Bus (USB) เป็นอินเทอร์เฟซมาตรฐานสำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์ภายนอกกับคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์มือถือ. มันรองรับ:
การโอนถ่ายข้อมูล
การจ่ายไฟ (สูงสุด 240W ใน USB PD)
การชาร์จอุปกรณ์
การสลับอุปกรณ์ได้โดยไม่ต้องปิดเครื่อง (hot-swapping)
แต่ละเวอร์ชันของ USB จะมีคุณสมบัติใหม่ๆ:
USB 2.0: สูงสุด 480 Mbps
USB 3.0: สูงสุด 5 Gbps
USB 3.1 Gen 2: สูงสุด 10 Gbps
USB 3.2 / USB4: สูงสุด 40 Gbps
ตัวเชื่อมต่อทางกายภาพแตกต่างกันตามประเภทและรุ่น แต่ทั้งหมดจะปฏิบัติตามการกำหนดขาอย่างเคร่งครัด.
ภาพรวมของประเภทตัวเชื่อมต่อ USB
| ตัวเชื่อมต่อ | ขา | ใช้งานในกรณี |
|---|---|---|
| USB 2.0 A/B | 4 ขา | โฮสต์, เครื่องพิมพ์, คีย์บอร์ด |
| Mini/Micro USB 2.0 | 5 ขา | โทรศัพท์รุ่นเก่า, กล้องถ่ายรูป |
| USB 3.0 A/B | 9/11 ขา | การโอนถ่ายข้อมูลความเร็วสูง, ไดรฟ์ภายนอก |
| Micro USB 3.0 | 10 ขา | สมาร์ทโฟน, แท็บเล็ต |
| USB 3.1 C (USB-C) | 24 ขา | สามารถพลิกกลับได้, กำลังไฟสูง, การโอนถ่ายข้อมูลความเร็วสูง |
หมายเหตุ: USB-C รองรับ การพลิกกลับได้, การทำงานแบบสองบทบาท, และ Power Delivery (PD).
USB 2.0 – ตัวเชื่อมต่อ Standard A & B
Standard A: Standard B: ┌─────────┐ ┌─────────┐ │ 4 3 2 1 │ │ 1 2 │ └─────────┘ └─────────┘ ↑ ↑ มุมมองปลั๊ก มุมมองปลั๊ก
การกำหนดขา (4-Pin)
| ขา | สัญญาณ | รหัสสี | ฟังก์ชัน |
|---|---|---|---|
| 1 | VCC (+5V) | แดง | จ่ายไฟ (สูงสุด 500mA) |
| 2 | Data - (D-) | ขาว | คู่ข้อมูลแบบ Differential (-) |
| 3 | Data + (D+) | เขียว | คู่ข้อมูลแบบ Differential (+) |
| 4 | Ground | ดำ | สัญญาณและวงจรกลับ |
การสื่อสารแบบ Full-duplex ใช้สัญญาณแบบ Differential
ไม่มีการป้องกัน ESD บนฝั่งโฮสต์? ใช้ TVS diodes!
Mini/Micro USB 2.0 – ตัวเชื่อมต่อ Standard A & B
Standard A: Standard B: ┌───────┐ ┌───────┐ │ 1 2 3 4 5 │ │ 1 2 3 4 5 │ └───────┘ └───────┘
การกำหนดขา (5-Pin)
| ขา | สัญญาณ | ฟังก์ชัน |
|---|---|---|
| 1 | VCC (+5V) | จ่ายไฟ |
| 2 | Data - (D-) | USB 2.0 data negative |
| 3 | Data + (D+) | USB 2.0 data positive |
| 4 | None | การตรวจจับโฮสต์: เชื่อมต่อกับ Ground ในโฮสต์, เปิดในอุปกรณ์ |
| 5 | Ground | Ground ร่วม |
ขา 4 ทำให้สามารถตรวจจับอัตโนมัติระหว่างโฮสต์กับอุปกรณ์
ใช้ในสมาร์ทโฟนรุ่นเก่า, GPS, และกล้องดิจิตอล
USB 3.0 – ตัวเชื่อมต่อ Standard A & B
USB 3.0 A (9-Pin)
มุมมองปลั๊ก: ┌─────────────┐ │ 5 6 7 8 9 │ │ 4 3 2 1 │ └─────────────┘
| ขา | สัญญาณ | ฟังก์ชัน |
|---|---|---|
| 1 | VCC (+5V) | จ่ายไฟ |
| 2 | D- | USB 2.0 data negative |
| 3 | D+ | USB 2.0 data positive |
| 4 | GND | Ground สำหรับจ่ายไฟ |
| 5 | RX2- | USB 3.0 receive line (-) |
| 6 | RX2+ | USB 3.0 receive line (+) |
| 7 | GND | Ground สำหรับสัญญาณ |
| 8 | TX2- | USB 3.0 transmit line (-) |
| 9 | TX2+ | USB 3.0 transmit line (+) |
รองรับย้อนหลังกับ USB 2.0
ความเร็ว: สูงสุด 5 Gbps (SuperSpeed)
USB 3.0 B (11-Pin)
มุมมองปลั๊ก: ┌─────────────┐ │ 9 8 7 6 5 │ │ 10 11 │ │ 4 3 │ └─────────────┘
| ขา | สัญญาณ | ฟังก์ชัน |
|---|---|---|
| 1 | VCC (+5V) | จ่ายไฟ |
| 2 | D- | USB 2.0 data negative |
| 3 | D+ | USB 2.0 data positive |
| 4 | GND | Ground สำหรับจ่ายไฟ |
| 5 | TX2- | USB 3.0 transmit line (-) |
| 6 | TX2+ | USB 3.0 transmit line (+) |
| 7 | GND | Ground สำหรับสัญญาณ |
| 8 | RX2- | USB 3.0 receive line (-) |
| 9 | RX2+ | USB 3.0 receive line (+) |
| 10 | DPWR | จ่ายไฟโดยอุปกรณ์ (เช่น ฮับที่จ่ายไฟจากสาย) |
| 11 | GND | Return สำหรับ DPWR |
ใช้น้อย; ถูกแทนที่ด้วย USB-C ในอุปกรณ์สมัยใหม่
Micro USB 3.0 (10-Pin)
มุมมองปลั๊ก: ┌─────────────────────┐ │ 1 0 9 8 7 6 │ │ 5 4 3 2 1 │ └─────────────────────┘
| ขา | สัญญาณ | ฟังก์ชัน |
|---|---|---|
| 1 | VCC (+5V) | จ่ายไฟ |
| 2 | D- | USB 2.0 data negative |
| 3 | D+ | USB 2.0 data positive |
| 4 | ID | OTG identification (host/device role) |
| 5 | GND | Ground สำหรับจ่ายไฟ |
| 6 | TX2- | USB 3.0 transmit line (-) |
| 7 | TX2+ | USB 3.0 transmit line (+) |
| 8 | GND | Ground สำหรับสัญญาณ |
| 9 | RX2- | USB 3.0 receive line (-) |
| 10 | RX2+ | USB 3.0 receive line (+) |
ใช้ในสมาร์ทโฟนและแท็บเล็ตรุ่นแรกก่อนการยอมรับ USB-C
รองรับ On-The-Go (OTG) mode
USB 3.1 Type-C (24-Pin) – ตัวเชื่อมต่อที่สามารถพลิกกลับได้
มุมมองปลั๊ก (ด้านบน): ┌────────────────────────────┐ │ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 │ └────────────────────────────┘ │ 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 │ └────────────────────────────┘
การกำหนดขา (24-Pin)
| ขา | สัญญาณ | ฟังก์ชัน |
|---|---|---|
| 1 | GND (A1) | Ground |
| 2 | TX1+ (A2) | SuperSpeed transmit (+) |
| 3 | TX1- (A3) | SuperSpeed transmit (-) |
| 4 | Vbus (A4) | +5V power supply |
| 5 | CC1 (A5) | Configuration Channel (detects orientation, power roles) |
| 6 | D+ (A6) | USB 2.0 data positive |
| 7 | D- (A7) | USB 2.0 data negative |
| 8 | SBU1 (A8) | Sideband use (for video/audio, alternate modes) |
| 9 | Vbus (A9) | +5V power supply (second path) |
| 10 | RX2- (A10) | SuperSpeed receive (-) |
| 11 | RX2+ (A11) | SuperSpeed receive (+) |
| 12 | GND (A12) | Ground |
| 13 | GND (B12) | Ground (symmetric side) |
| 14 | RX1+ (B11) | SuperSpeed receive (+) |
| 15 | RX1- (B10) | SuperSpeed receive (-) |
| 16 | Vbus (B9) | +5V power supply |
| 17 | SBU2 (B8) | Sideband use |
| 18 | D- (B7) | USB 2.0 data negative |
| 19 | D+ (B6) | USB 2.0 data positive |
| 20 | CC2 (B5) | Configuration Channel (backup) |
| 21 | Vbus (B4) | +5V power supply |
| 22 | TX2- (B3) | SuperSpeed transmit (-) |
| 23 | TX2+ (B2) | SuperSpeed transmit (+) |
| 24 | GND (B1) | Ground |
ปลั๊กที่สามารถพลิกกลับได้
การไหลของข้อมูลแบบสองบทบาท (host/device)
รองรับ USB Power Delivery (สูงสุด 240W)
รองรับ DisplayPort และ HDMI ผ่าน Alternate Mode
เคล็ดลับการออกแบบสำหรับวิศวกร
เสมอไปให้กำหนดเส้นทาง D+/D- เป็นคู่ข้อมูลแบบ Differential พร้อม Impedance ที่ควบคุม (~90Ω)
ให้เส้นทาง Vbus สั้นและกว้างเพื่อการจัดการกระแสไฟที่ดีขึ้น
ใช้ TVS diodes บนเส้นทาง D+/D- เพื่อป้องกัน ESD
เพิ่ม pull-up resistors บนขา CC เพื่อการเจรจาที่เหมาะสม
ปฏิบัติตาม USB-IF compliance guidelines สำหรับการรับรอง
ความสอดคล้องกับมาตรฐาน
USB 2.0: USB-IF Specification 2.0
USB 3.0: USB 3.0 Specification (Rev. 1.0)
USB 3.1: USB 3.1 Specification (Rev. 1.0)
USB-C: USB Type-C Specification (Rev. 2.1)
อุปกรณ์สมัยใหม่ทั้งหมดต้องปฏิบัติตามมาตรฐานเหล่านี้เพื่อความสอดคล้องในการใช้งาน
