USB пинове
Универсален сериен шина (USB) е стандартизиран интерфейс за свързване на периферийни устройства към компютри и мобилни устройства. Поддържа:
Прехвърляне на данни
Доставка на мощност (до 240W в USB PD)
Зареждане на устройства
Бързо свързване/отстраняване (hot-swapping)
Всяка версия на USB въвежда нови функции:
USB 2.0: До 480 Mbps
USB 3.0: До 5 Gbps
USB 3.1 Gen 2: До 10 Gbps
USB 3.2 / USB4: До 40 Gbps
Физическите конектори се различават по тип и поколение, но всички следват строги заделения на пиновете.
Обзор на типовете USB конектори
| Конектор | Пинове | Използване |
|---|---|---|
| USB 2.0 A/B | 4 пина | Хостове, принтери, клавиатури |
| Mini/Micro USB 2.0 | 5 пина | По-стари телефони, камери |
| USB 3.0 A/B | 9/11 пина | Високоскоростно прехвърляне на данни, външни дискове |
| Micro USB 3.0 | 10 пина | Смартфони, таблети |
| USB 3.1 C (USB-C) | 24 пина | Реверсибилен, висока мощност, бързо прехвърляне на данни |
Забележка: USB-C поддържа реверсибилност, двояка ролна операция и Power Delivery (PD).
USB 2.0 – Стандартни A & B конектори
Стандарт A: Стандарт B: ┌─────────┐ ┌─────────┐ │ 4 3 2 1 │ │ 1 2 │ └─────────┘ └─────────┘ ↑ ↑ Виждане на плъг Виждане на плъг
Конфигурация на пиновете (4-пинови)
| Пин | Сигнал | Цветова кодировка | Функция |
|---|---|---|---|
| 1 | VCC (+5V) | Червен | Питание (до 500mA) |
| 2 | Data - (D-) | Бял | Диференциална двойка (-) |
| 3 | Data + (D+) | Зелен | Диференциална двойка (+) |
| 4 | Ground | Черен | Връщане на сигнал и питание |
Двуосно комуникационно използване на диференциално сигнализиране
Няма защита срещу ЕСД на страната на хоста? Използвайте TVS диоди!
Mini/Micro USB 2.0 – Стандартни A & B
Стандарт A: Стандарт B: ┌───────┐ ┌───────┐ │ 1 2 3 4 5 │ │ 1 2 3 4 5 │ └───────┘ └───────┘
Конфигурация на пиновете (5-пинови)
| Пин | Сигнал | Функция |
|---|---|---|
| 1 | VCC (+5V) | Питание |
| 2 | Data - (D-) | USB 2.0 данни отрицателни |
| 3 | Data + (D+) | USB 2.0 данни положителни |
| 4 | None | Определяне на хост: свързано с земята в хостове, отворено в устройства |
| 5 | Ground | Обща земя |
Пин 4 позволява автоматично определяне на хост vs. устройство
Използван в по-стари смартфони, GPS прибори и цифрови камери
USB 3.0 – Стандартни A & B конектори
USB 3.0 A (9-пинови)
Виждане на плъг: ┌─────────────┐ │ 5 6 7 8 9 │ │ 4 3 2 1 │ └─────────────┘
| Пин | Сигнал | Функция |
|---|---|---|
| 1 | VCC (+5V) | Питание |
| 2 | D- | USB 2.0 данни отрицателни |
| 3 | D+ | USB 2.0 данни положителни |
| 4 | GND | Земя на питанието |
| 5 | RX2- | USB 3.0 линия за приемане (-) |
| 6 | RX2+ | USB 3.0 линия за приемане (+) |
| 7 | GND | Земя на сигнала |
| 8 | TX2- | USB 3.0 линия за предаване (-) |
| 9 | TX2+ | USB 3.0 линия за предаване (+) |
Съвместим назад с USB 2.0
Скорост: До 5 Gbps (SuperSpeed)
USB 3.0 B (11-пинови)
Виждане на плъг: ┌─────────────┐ │ 9 8 7 6 5 │ │ 10 11 │ │ 4 3 │ └─────────────┘
| Пин | Сигнал | Функция |
|---|---|---|
| 1 | VCC (+5V) | Питание |
| 2 | D- | USB 2.0 данни отрицателни |
| 3 | D+ | USB 2.0 данни положителни |
| 4 | GND | Земя на питанието |
| 5 | TX2- | USB 3.0 линия за предаване (-) |
| 6 | TX2+ | USB 3.0 линия за предаване (+) |
| 7 | GND | Земя на сигнала |
| 8 | RX2- | USB 3.0 линия за приемане (-) |
| 9 | RX2+ | USB 3.0 линия за приемане (+) |
| 10 | DPWR | Питание, предоставено от устройството (например, хаб, питащ се от шината) |
| 11 | GND | Връщане за DPWR |
Рядко използван; заменен от USB-C в модерните устройства
Micro USB 3.0 (10-пинови)
Виждане на плъг: ┌─────────────────────┐ │ 1 0 9 8 7 6 │ │ 5 4 3 2 1 │ └─────────────────────┘
| Пин | Сигнал | Функция |
|---|---|---|
| 1 | VCC (+5V) | Питание |
| 2 | D- | USB 2.0 данни отрицателни |
| 3 | D+ | USB 2.0 данни положителни |
| 4 | ID | Идентификация на OTG (роля на хост/устройство) |
| 5 | GND | Земя на питанието |
| 6 | TX2- | USB 3.0 линия за предаване (-) |
| 7 | TX2+ | USB 3.0 линия за предаване (+) |
| 8 | GND | Земя на сигнала |
| 9 | RX2- | USB 3.0 линия за приемане (-) |
| 10 | RX2+ | USB 3.0 линия за приемане (+) |
Използван в ранни смартфони и таблети преди приемането на USB-C
Поддържа режим On-The-Go (OTG)
USB 3.1 Type-C (24-пинови) – Реверсибилен конектор
Виждане на плъг (горна страна): ┌────────────────────────────┐ │ 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 на пиновете (24-пинови)
| Пин | Сигнал | Функция |
|---|---|---|
| 1 | GND (A1) | Земя |
| 2 | TX1+ (A2) | SuperSpeed предаване (+) |
| 3 | TX1- (A3) | SuperSpeed предаване (-) |
| 4 | Vbus (A4) | +5V питание |
| 5 | CC1 (A5) | Конфигурационен канал (определя ориентация, роли на питанието) |
| 6 | D+ (A6) | USB 2.0 данни положителни |
| 7 | D- (A7) | USB 2.0 данни отрицателни |
| 8 | SBU1 (A8) | Сторонен канал (за видео/аудио, алтернативни режими) |
| 9 | Vbus (A9) | +5V питание (втори път) |
| 10 | RX2- (A10) | SuperSpeed приемане (-) |
| 11 | RX2+ (A11) | SuperSpeed приемане (+) |
| 12 | GND (A12) | Земя |
| 13 | GND (B12) | Земя (симетрична страна) |
| 14 | RX1+ (B11) | SuperSpeed приемане (+) |
| 15 | RX1- (B10) | SuperSpeed приемане (-) |
| 16 | Vbus (B9) | +5V питание |
| 17 | SBU2 (B8) | Сторонен канал |
| 18 | D- (B7) | USB 2.0 данни отрицателни |
| 19 | D+ (B6) | USB 2.0 данни положителни |
| 20 | CC2 (B5) | Конфигурационен канал (резерв) |
| 21 | Vbus (B4) | +5V питание |
| 22 | TX2- (B3) | SuperSpeed предаване (-) |
| 23 | TX2+ (B2) | SuperSpeed предаване (+) |
| 24 | GND (B1) | Земя |
Пълен реверсибилен плъг
Двуосно потоково движение на данни (хост/устройство)
Поддържа USB Power Delivery (до 240W)
Поддържа DisplayPort и HDMI чрез алтернативен режим
Съвети за проектиране за инженери
Винаги маршрутирайте D+/D- като диференциални двойки с контролирано импеданс (~90Ω)
Държете Vbus трасе кратко и широко за по-добро обработване на тока
Използвайте TVS диоди на D+/D- линии за защита срещу ESD
Добавете резистори за повличане нагоре на CC пиновете за правилна договаряне
Следвайте ръководствата за съответствие на USB-IF за сертифициране
Съответствие на стандарти
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)
Всички модерни устройства трябва да съответстват на тези стандарти за взаимодействие.
