USB (Universal Serial Bus- "Універсальна послідовна шина") - послідовний інтерфейс передачі даних для середньошвидкісних та низькошвидкісних периферійних пристроїв. Для підключення використовується 4-х провідний кабель, при цьому два дроти використовуються для прийому та передачі даних, а 2 дроти - для живлення периферійного пристрою. Завдяки вбудованим лініям живлення USBдозволяє підключати периферійні пристрої без джерела живлення.

Основні відомості про USB

Кабель USBскладається з 4 мідних провідників - 2 провідники живлення і 2 провідники даних у кручений парі, і заземленого обплетення (екрана).Кабелі USBмають фізично різні наконечники «до пристрою» та «до хоста». Можлива реалізація USB пристрою без кабелю з вбудованим в корпус наконечником «до хоста». Можливе і нероз'ємне вбудовування кабелю у пристрій(наприклад, USB-клавіатура, Web-камера, USB-миша)хоча стандарт забороняє це для пристроїв full і high speed.

Шина USBсуворо орієнтована, тобто має поняття «головний пристрій» (хост, він USB контролер, зазвичай вбудований в мікросхему південного мосту на материнській платі) і «периферійні пристрої».

Пристрої можуть отримувати живлення +5 від шини, але можуть і вимагати зовнішнє джерело живлення. Підтримується і черговий режим для пристроїв та розгалужувачів за командою з шини зі зняттям основного живлення за збереження чергового живлення та включенням по команді з шини.

USB підтримує«гаряче» підключення та відключення пристроїв. Це можливо завдяки збільшенню довжини провідника заземлюючого контакту по відношенню до сигнальних. При підключенні роз'єму USBпершими замикаються заземлюючі контакти, потенціали корпусів двох пристроїв стають рівними і подальше з'єднання сигнальних провідників не призводить до перенапруг, навіть якщо пристрої живляться від різних фаз силової трифазної мережі.

На логічному рівні пристрій USB підтримує транзакції прийому та передачі даних. Кожен пакет кожної транзакції містить у собі номер кінцевої точки (endpoint)на пристрої. При підключенні пристрою драйвери в ядрі ОС читають із пристрою список кінцевих точок та створюють керуючі структури даних для спілкування з кожною кінцевою точкою пристрою. Сукупність кінцевої точки та структур даних у ядрі ОС називається каналом (pipe).

Кінцеві точки, а значить, і канали, що належать до одного з 4 класів:

• потоковий (bulk),
• керуючий (control),
• ізохронний (isoch),
• переривання (interrupt).

Низькошвидкісні пристрої, такі як миша, не можуть мати ізохронні та потокові канали.

Керуючий каналпризначений для обміну з пристроєм короткими пакетами запитання-відповідь. Будь-який пристрій має керуючий канал 0, який дозволяє програмному забезпеченню ОС прочитати коротку інформацію про пристрій, у тому числі коди виробника та моделі, що використовуються для вибору драйвера, та список інших кінцевих точок.

Канал перериваннядозволяє доставляти короткі пакети і в тому, і в іншому напрямку, без отримання на них відповіді/підтвердження, але з гарантією часу доставки пакет буде доставлений не пізніше, ніж через мілісекунд. Наприклад, використовується у пристрої введення (клавіатури, миші або джойстики).

Ізохронний каналдозволяє доставляти пакети без гарантії доставки і без відповідей/підтверджень, але з гарантованою швидкістю доставки N пакетів на один період шини (1 КГц у low і full speed, 8 КГц у high speed). Використовується для передачі аудіо та відеоінформації.

Поточний каналдає гарантію доставки кожного пакета, підтримує автоматичне призупинення передачі даних за небажанням пристрою (переповнення або спустошення буфера), але не дає гарантій швидкості та затримки доставки. Використовується, наприклад, у принтерах та сканерах.

Час шиниділиться на періоди, на початку періоду контролер передає всій шині пакет «початок періоду». Далі протягом періоду передаються пакети переривань, потім ізохронні в необхідній кількості, в час, що залишився, в періоді передаються керуючі пакети і в останню чергу потокові.

Активною стороною шинизавжди є контролер, передача пакета даних від пристрою до контролера реалізована як коротке питання контролера і довгий, що містить дані, відповідь пристрою. Розклад руху пакетів для кожного періоду шини створюється спільним зусиллям апаратури контролера та програмного забезпечення драйвера, для цього багато контролерів використовують Прямий доступ до пам'яті DMA (Direct Memory Access) - режим обміну даними між пристроями або між пристроєм і основною пам'яттю, без участі Центрального Процесора (ЦП). В результаті швидкість передачі збільшується, так як дані не пересилаються ЦП і назад.

Розмір пакета для кінцевої точки є вшита до таблиці кінцевих точок пристрою константа, зміні не підлягає. Він вибирається розробником пристрою з тих, що підтримуються стандартом USB.

Технічні характеристики USB

Можливості, переваги та недоліки USB:

• Висока швидкість обміну (full-speed signaling bit rate) – 12 Мб/с;
• Максимальна довжина кабелю для високої швидкості обміну – 5 м;
• Низька швидкість обміну (low-speed signaling bit rate) – 1.5 Мб/с;
• Максимальна довжина кабелю для низької швидкості обміну – 3 м;
• Максимум підключених пристроїв (включаючи розмножувачі) – 127;
• Можливе підключення пристроїв із різними швидкостями обміну;
• Не потрібно встановлювати додаткові елементи, такі як термінатори;
• Напруга живлення для периферійних пристроїв – 5 В;
• Максимальний струм споживання на один пристрій – 500 mA.

Сигнали USB передаються двома проводами екранованого 4-х провідного кабелю.

Розпаювання роз'єму USB 1.0 та USB 2.0

Тип А		Тип В
Веделка (на кабелі)	Розетка (на комп'ютері)	Веделка (на кабелі)	Розетка (на периферійному пристрої)

Назви та функціональні призначення висновків USB 1.0 та USB 2.0

Data (передача даних) 4 GND Ground (корпус)

Недоліки USB 2.0

Хоча максимальна швидкість передачі даних USB 2.0становить 480 Мбіт/с (60 Мбайт/с), у житті досягти таких швидкостей неможливо (~33,5 Мбайт/сек практично). Це пояснюється великими затримками USB шини між запитом на передачу даних і власне початком передачі. Наприклад, шина FireWire , хоча і має меншу пікову пропускну здатність 400 Мбіт/с, що на 80 Мбіт/с (10 Мбайт/с) менше, ніж у USB 2.0, в реальності дозволяє забезпечити більшу пропускну здатність для обміну даними з жорсткими дисками і іншими пристроями для зберігання інформації. У зв'язку з цим різноманітні мобільні накопичувачі вже давно "впираються" в недостатню практичну пропускну здатність USB 2.0.

USB (універсальна послідовна шина) – Інтерфейс передачі даних USB сьогодні поширений повсюдно, використовується практично у всіх пристроях телефонах, ПК, МФУ, магнітофонів та інших пристроях застосовуються як передачі даних і зарядки батарей телефону.

Види роз'ємів USB.

Існує велика кількість різновидів типів роз'ємів ЮСБ. Усі вони показані нижче.

Тип А- активний пристрій живлення (комп'ютер, хост). Тип B- пасивний пристрій, що підключається (принтер, сканер)

Розпинання usb кабелю за квітами.

Розпинування Usb 2.0.

USB є послідовною шиною. Він використовує 4 екрановані дроти: два для живлення (+ 5v & GND) і два для диференціальних сигналів даних (позначені як D + та D-).

USB micro

USB micro використовується з 2011 р. у телефонах, MP3 та інших пристроях. Micro - це більш новий різновид роз'єму mini. Він має перевагу в з'єднанні роз'ємів, роз'єм з'єднаний щільно зі штекером і забезпечує щільне з'єднання.

Через недбале ставлення до електронних приладів (ноутбуків, планшетів, смартфонів) у них часто розхитуються або зовсім ламаються USB гнізда (роз'єми). Купувати нове обладнання не завжди доцільно, особливо якщо його можна відремонтувати самостійно. Це стосується і шнурів із роз'ємом micro USB. Полагодити їх нескладно, як і припаяти гніздо зарядки на планшеті.

Ремонт мікро USB починається з аналізу планшета (або іншого гаджета).

Для цього знадобиться невеликий набір інструментів:

• викрутка;
• пінцет;
• скальпель (ніж);
• низьковольтний паяльник чи термофен.

Спочатку відкручують усі гвинти, що скріплюють корпус (за їх наявності). Звільняють фіксатори корпусу з пазів – для цього треба підчепити кришку скальпелем і обережно нахилити лезо до екрану.

Обов'язково треба подбати про безпеку смартфона. Для цього надягають антистатичний браслет із заземленням. Використовують лише низьковольтну горілку, яка теж має бути заземлена (для цього можна припаяти один кінець дроту до мінуса (загальний корпус), в інший до самого паяльника). Ще краще застосовувати паяльну станцію – термофен.
Від'єднують дроти від акумулятора, інакше компоненти можуть вийти з ладу, якщо схема випадково замкне. Відкручують гвинти, що кріплять плату, перевертають її та оглядають.

Види ушкоджень

Трапляються різні пошкодження, тому подальші дії залежать від типу несправності. Якщо роз'єм несправний, доведеться купувати новий мікро USB або шукати зламаний апарат зі справним гніздом і проводити заміну. Коли USB-справний просто відірвався, достатньо відновити з'єднання паяльником. У разі несправності штекера на кабелі треба купити та припаяти новий.

Роз'єм виявився несправним

У цьому випадку треба знайти свідомо справний роз'єм, наприклад, на мобільному телефоні.

Мікро юсб доведеться паяти, для цього вставляють скальпель між платою та роз'ємом. Потрібно відпаяти кріпильні пелюстки від плати, а потім відпаяти вивід мікро USB, нагріваючи їх одночасно.

При цьому слід стежити за температурою, щоб не деформувати пластмасові деталі. Чим тонше жало паяльника, тим менший шанс зіпсувати роз'єм.

Слід звернути увагу на розташування smd деталей під час монтажу, оскільки зворотне встановлення дещо складніше. Пайка USB виконується у зворотному порядку.

Відірвався справний роз'єм

Необхідно перевірити цілісність доріжок на платі, оглянувши їх за допомогою збільшувального скла. Усі пошкодження доведеться відновити. Для цього спочатку прибирають лак скальпелем, а після лудять доріжки паяльником. Пайка мікро USB роз'єму починається з приєднання кріпильних пелюсток. До цього можна приклеїти роз'єм до плати, щоб зробити обрив менш імовірним.

Якщо залишилися інші пошкодження, то беруть тонкі дроти з міді та закріплюють їх між виводами доріжок та USB. При неповному їх відновленні збережеться лише функція заряджання (без можливості передачі). А також при цьому не працюватиме підключена мишка. Якщо ж ви впевнені, що все правильно відновлено, це вказує на несправність самого USB.

Проблеми з флеш-пам'яттю

Якщо підключена флешка не працює, спочатку слід перевірити її на працездатність шляхом підключення до інших завідомо робочих пристроїв. Якщо справний накопичувач не працює тільки з відремонтованим девайсом, значить, були допущені помилки під час ремонту.

Швидше за все, не було помічено деяких пошкоджень містків – треба заново розібрати корпус та провести огляд. Якщо візуально все гаразд, значить, несправність прихована, і подальше розбирання виконують лише у випадку, якщо не шкода повністю втратити пристрій і даремно згаяти час.

Заміна штекера на зарядний пристрій

Якщо зарядний пристрій справний, то для ремонту достатньо лише знайти або купити штекер мікро usb під пайку.

Ремонт полягатиме в наступному:

• обріжте провід зарядного пристрою та донорського шнура так, щоб у першого залишився хвостик 10, а у другого 15 см;
• Зніміть зовнішню ізоляцію на 3 см від краю. Намагайтеся не пошкодити покриття внутрішніх жил. Для цього спочатку зробіть круговий (поперек), а потім поздовжній (вздовж) розріз. Зніміть гуму пальцями та звільніть дві жилки;
• зробіть те саме з хвостиком нового штекера. Ви побачите 4 дроти, алюмінієвий екран та обплетення з міді. Потрібна тільки червона та чорна жилка, все інше можна обрізати;
• щоб запобігти замиканню, укоротіть на одній частині червоний провід, а на іншій чорний. Це також дозволить уникнути бугра;
• з'єднайте оголені частини та ізолюйте.

Можна скористатися ізолентою, термоусадкою або скотчем. Провід можна як просто скрутити, так і спаяти, паяння, звичайно, надійніше.

Якщо використовується термозбіжна трубка, то загинають з'єднання вздовж дроту і закривають їх. До матеріалу підносять фен та акуратно нагрівають. Допускається використання запальнички, але підносити її треба поступово. Після цього садять широку трубку на основний кабель. На цьому ремонт можна вважати закінченим.

Інтерфейс USB почали широко застосовувати близько 20 років тому, якщо бути точним, з весни 1997 року. Саме тоді універсальна послідовна шина була апаратно реалізована у багатьох системних платах ПК.

На даний момент цей тип підключення периферії до ПК є стандартом. Вийшли версії, що дозволили суттєво збільшити швидкість обміну даних, з'явилися нові типи конекторів. Спробуємо розібратися у розпинанні стандартних типів з'єднань.

• Читайте також огляд та його перетворювачів

Класифікація USB роз'ємів

Конектори прийнято класифікувати за типами, їх лише два:

А - це штекер, що підключається до гнізда "мамі", встановленому на системній платі ПК або USB-хабі. За допомогою такого типу з'єднання здійснюється підключення USB флешки, клавіатури, мишки тощо. Дані з'єднання сумісні між початковою версією та другим поколінням. З останньою модифікацією сумісність часткова, тобто пристрої та кабелі з ранніх версій можна підключати до гнізд третього покоління, але не навпаки.

B - штекер для підключення до гнізда, встановленого на периферійному пристрої, наприклад принтері. Розміри класичного типу не дозволяють його використовувати для підключення малогабаритних пристроїв (наприклад, планшетів, мобільних телефонів, цифрових фотоапаратів і т. д.). Щоб виправити ситуацію, були прийняті дві стандартні зменшені модифікації типу В: mini і micro USB.

Зазначимо, такі конвектори сумісні лише між ранніми модифікаціями.

Крім цього, існують подовжувачі для портів цього інтерфейсу. На одному кінці встановлений штекер тип А, а на другому - гніздо під нього, тобто, по суті, з'єднання «мама» - «тато». Такі шнури можуть бути дуже корисними, наприклад, щоб підключати флешку, не залазячи під стіл до системного блоку.

Розпинання USB 2.0 роз'єму

Оскільки фізично штекери та гнізда ранніх версій 1.1 та 2.0 не відрізняються одна від одної, ми наведемо розпаювання останньої. Нижче представлений малюнок розпаювання штекера та гнізда роз'єму типу А:

Позначення:

• А – гніздо.
• В – штекер.
• 1 – харчування +5,0 В.
• 2 і 3 сигнальні дроти.
• 4 – маса.

На малюнку розмальовка контактів наведена за кольорами дроту, і відповідає прийнятій специфікації.

• Схема

Тепер розглянемо розпаювання класичного гнізда Ст.

Позначення:

• А – штекер, що підключається до гнізда на периферійних пристроях.
• В – гніздо на периферійному пристрої.
• 1 - контакт живлення (+5).
• 2 та 3 - сигнальні контакти.
• 4 - контакт дроту "маса".

Кольори контактів відповідають прийнятому забарвленню проводів у шнурі.

Розпинування USB 3.0 роз'ємів (типи A та B)

У третьому поколінні підключення периферійних пристроїв здійснюється по 10 (9, якщо немає оплетки, що екранує) проводам, відповідно, число контактів також збільшено. Однак вони розташовані таким чином, щоб була можливість підключення ранніх поколінь пристроїв. Тобто, контакти +5,0, GND, D+ і D-, розташовуються так само, як у попередній версії. Розпаювання гнізда типу А представлене на малюнку нижче.

Позначення:

• А – штекер.
• В – гніздо.
• 1, 2, 3, 4 - конектори повністю відповідають розпину штекера для версії USB 2.0 тип В, ​​кольори проводів також збігаються.
• 5 (SS_TХ-) та 6 (SS_ТХ+) конектори проводів передачі даних за протоколом SUPER_SPEED.
• 7 – маса (GND) для сигнальних проводів.
• 8 (SS_RX-) та 9 (SS_RX+) конектори проводів прийому даних за протоколом SUPER_SPEED.

Кольори на малюнку відповідають загальноприйнятим для цього стандарту.

Як згадувалося вище, в гніздо даного порту можна вставити штекер більш раннього зразка, відповідно, пропускна спроможність у своїй зменшиться. Щодо штекера третього покоління універсальної шини, то всунути його в гнізда раннього випуску неможливо.

• Можливо, вам також буде цікаво, як Seagate

Тепер розглянемо розпаювання контактів для USB 3.0 типу В. На відміну від попереднього вигляду, таке гніздо несумісне з жодним штекером ранніх версій.

Позначення:

• А і В – штекер та гніздо, відповідно.
• Цифрові підписи до контактів відповідають опису попереднього малюнка.
• Колір максимально наближений до кольорового маркування проводів у шнурі.

Розпинування мікро USB роз'єму

Для початку наведемо розпаювання для даної специфікації:

Як видно з малюнка, це з'єднання 5 pin. Як у штекері (А), так і в гнізді (В) задіяні чотири контакти. Їхнє призначення, цифрове та колірне позначення відповідає прийнятому стандарту, що наводився вище.

Опис роз'єму мікро USB 3.0

Для цього з'єднання використовується конектор характерної форми на 10 pin. По суті, він є двома частинами по 5 pin кожна, причому одна з них повністю відповідає попередньої версії інтерфейсу. Така реалізація дещо незрозуміла, особливо з огляду на несумісність цих типів. Ймовірно, розробники планували зробити можливість роботи з роз'ємами ранніх модифікацій, але згодом відмовилися від цієї ідеї або наразі не здійснили її.

На малюнку представлено розпинування штекера (А) та зовнішній вигляд гнізда (В) мікро USB.

Контакти з 1-го по 5-й повністю відповідають мікроконектор другого покоління. Призначення інших контактів таке:

• 6 та 7 - передача даних за швидкісним протоколом (SS_ТХ- та SS_ТХ+, відповідно).
• 8 – маса для високошвидкісних інформаційних каналів.
• 9 і 10 - прийом даних за швидкісним протоколом (SS_RX- та SS_RX+, відповідно).

Розпинування міні USB роз'єму

Цей варіант підключення застосовується лише в ранніх версіях інтерфейсу, у третьому поколінні такий тип не використовується.

Як бачите, розпаювання штекера та гнізда практично ідентична мікро USB, відповідно, колірна схема проводів та номери контактів також збігаються. Власне, відмінності полягають лише у формі та розмірах.

У цій статті ми навели тільки стандартні типи з'єднань, багато виробників цифрової техніки практикують впровадження своїх стандартів, там можна зустріти роз'єми на 7 pin, 8 pin і т. д. Це вносить певні складнощі, особливо коли виникає питання пошуку зарядного для мобільного телефону.

Відео про ремонт USB-кабелів, розпаювання штекерів USB mini та USB micro:

Зміст:

У кожному комп'ютері та інших аналогічних пристроях найпопулярнішим є USB-роз'єм. За допомогою юсб проводу можна підключати більше 100 одиниць послідовно з'єднаних пристроїв. Ці шини дозволяють підключати та відключати будь-які прилади навіть у процесі роботи персонального комп'ютера. Практично всі пристрої можуть заряджатися через роз'єм, тому немає необхідності застосовувати додаткові блоки живлення. Розпинання USB за кольорами допомагає точно визначити, до якого типу пристроїв належить та чи інша шина.

Пристрій та призначення USB

Перші порти цього з'явилися ще дев'яностих роках минулого століття. Через деякий час ці рознімання оновилися до моделі USB 2.0. Швидкість їхньої роботи зросла більш ніж у 40 разів. В даний час в комп'ютерах з'явився новий інтерфейс USB 3.0 зі швидкістю, що в 10 разів перевищує попередній варіант.

Існують і інші види роз'ємів цього типу, відомі як micro і mini USB, що застосовуються в сучасних телефонах, смартфонах, планшетах. Кожна шина має власну або розпинання. Вона може бути потрібна при необхідності виготовлення своїми руками перехідника з одного виду роз'єму на інший. Знаючи всі тонкощі розташування проводів, можна зробити зарядний пристрій для мобільного телефону. Однак слід пам'ятати, що у разі неправильного підключення пристрій може бути пошкоджено.

Роз'єм USB 2.0 виконаний у вигляді плоского конектора, в якому встановлено чотири контакти. Залежно від призначення він маркується як AF (BF) та AM (BM), що відповідає повсякденній назві «мама» та «тато». У міні- та мікро-пристроях є таке ж маркування. Від звичайних шин вони відрізняються п'ятьма контактами. Пристрій USB 3.0 зовні нагадує модель 2.0, крім внутрішньої конструкції, що має вже дев'ять контактів.

Розпинання-розпаювання роз'ємів USB 2.0 і 3.0

Розпаювання проводів у моделі USB 2.0 розташовується в наступному порядку:

1. Провідник червоного кольору, до якого здійснюється подача напруги постійного струму, що живить його, зі значенням +5V.
2. Провідник білого кольору для передачі інформаційних даних. Він позначається маркуванням "D-".
3. Провідник пофарбований у зелений колір. З його допомогою також передається інформація. Він маркується як D+.
4. Провідник чорного кольору. На н його проводиться подача нуля напруги, що живить. Він зветься заг його дроти і позначається власною міткою як перевернутого Т.

Розташування проводів моделі 3.0 виконано зовсім по-іншому. Чотири перші контактуючі дроти повністю відповідають роз'єму USB 2.0.

Основна відмінність USB 3.0 полягає в наступних дротах:

• Провідник №5 має синій колір. По ньому передається інформація з негативним значенням.
• Провідник № 6 жовтого кольору, як і попередній контакт призначений передачі інформації, має позитивне значення.
• Провідник № 7 застосовується як додаткове заземлення.
• Провідник № 8 фіолетового кольору та провідник № 9 оранжевого кольору. Вони виконують функцію прийому даних, відповідно, з негативним та позитивним значенням.

Розпаювання-розпинання конекторів мікро- та міні-USB

Конектори мікро-USB найчастіше застосовуються в планшетах та смартфонах. Від стандартних шин розпинування micro usb відрізняються значно меншими розмірами та наявністю п'яти контактів. Вони маркуються як micro-AF(BF) і micro-AM(BM), що відповідає «мамі» та «таті».

Розпаювання мікро-USB проводиться в наступному порядку:

• Контакт №1 червоного кольору. Через н його подається напруга.
• Контакти №№ 2 та 3 білого та зеленого кольору застосовуються для передачі.
• Контакт №4 бузкового кольору виконує спеціальні функції в окремих моделях шин.
• Контакт №5 чорного кольору є нульовим проводом.

Розпинання міні USB роз'єму по кольорах виконується, так само як і в мікро-юсб конекторах.