Термін USB є скороченням від Universal Serial Bus. Коротко, «шина» — це схема чи система зв'язку, що використовується для передачі даних між компонентами системи. У цьому випадку "послідовна" шина передає дані по одному біту по одному дроту.
Однак USB-роз'єм може передавати не тільки дані до компонентів і назад, але й електроенергію, а також підключати безліч різних апаратних пристроїв, від принтерів та клавіатур до мобільних телефонів та флеш-накопичувачів.
До розробки протоколу USB комп'ютери використовували як послідовні, і паралельні порти передачі даних, при цьому окремі пристрої використовували різні фірмові вилки, роз'єми, кабелі, карти розширення та необхідні драйвери. Швидкість передачі була низькою: паралельні порти працювали зі швидкістю близько 100 кілобайт (кБ) на секунду, а послідовні — зі швидкістю від 115 до 450 кілобіт (кб) на секунду.
Заявлена на початку 1996 року після великої роботи консорціуму компаній специфікація USB 1.0 спочатку могла передавати дані зі швидкістю 1,5 мегабіт (Мбіт) в секунду на низькій швидкості і 12 Мбіт в секунду на повній швидкості. Швидкість передачі даних ще більше збільшилася з випуском USB 2.0 у 2000 році (480 Мбіт за секунду) та USB 3.0 у 2008 році (4,8 гігабіт за секунду (Гбіт/с). USB 3.2 замінив стандарти 3.1 та 3.0, забезпечує швидкість до 20 Остання версія - USB4, випущена в 2019 році, зі швидкістю передачі даних до 40 Гбіт/с і поступово вводиться в загальне використання.
Стандарт USB протягом багатьох років розроблявся та сертифікувався Форумом розробників USB (USB-IF), членами якого є понад 700 компаній. Робота USB-IF призвела до серії випусків стандарту протягом багатьох років з дедалі більш швидкими характеристиками. Підвищена швидкість та роздільна здатність відео завдяки невеликому і недорогому інтерфейсу зробили USB-роз'єми домінуючою технологією передачі сигналу, що використовується сьогодні у всьому світі. Повний асортимент USB-роз'ємів та USB-кабелів CUI Devices представлений на нашому сайті.

Ось кілька типів або USB-роз'ємів, які доступні для використання у різних пристроях. До них відносяться:

  • Type A – це оригінальний та найпоширеніший USB-роз'єм, також званий USB Standard A. Він використовується для підключення послідовних периферійних пристроїв до хост-пристрою. Плоска прямокутна форма утримується на місці за рахунок простої установки в гніздо, що спрощує встановлення та видалення. Він забезпечує живлення 5 В постійного струму на одному з контактів і сумісний з усіма типами протоколів USB.
  • Type B – Роз'єм типу B найчастіше асоціюється з периферійними USB-пристроями комп'ютера. Цей роз'єм має квадратну форму зі злегка скошеними кутами зверху. Як і тип А, він утримується дома за рахунок установки в гніздо. Він був розроблений для забезпечення можливості підключення периферійних пристроїв без ризику з'єднання двох хост-комп'ютерів один з одним. Цей тип роз'єму все ще використовується, але його мікроверсія більш поширена.
  • Type C – це найновіший інтерфейс USB двостороннього симетричного дизайну, який можна вставляти будь-якою стороною вгору та підключати до будь-якого пристрою USB-C за допомогою будь-якого кінця кабелю. Він може передавати сигнали USB 3.2 (раніше 3.1 та 3.0), 2.0 та 1.1, а також передавати дані зі швидкістю до 20 Гбіт/с з подачею потужності до 100 Вт у будь-якому напрямку (розширюється до 240 Вт за допомогою USB PD 3.1) та може підтримувати DisplayPort. відео та чотириканальний звук. Type C також підтримує USB4, а також Thunderbolt - апаратний інтерфейс, що дозволяє підключати периферійні пристрої до комп'ютера зі швидкістю передачі до 40 Гбіт/с.
  • Micro & Mini A&B – Як випливає з назви, це зменшені версії роз'ємів типів A та B, які забезпечують фізично менше з'єднання, зберігаючи при цьому високу швидкість передачі даних 480 Мбіт/с та функції On-The-Go (OTG), що дозволяють працювати мобільним пристроїв та інших периферійних пристроїв. як USB-хост.
  • Type AB – Цей роз'єм дозволяє підключати вилки micro A та micro B до одного типу розеток, забезпечуючи більшу гнучкість.

Типи та розпинування USB-роз'ємів:

Окремі типи роз'ємів USB можуть сполучатися тільки з відповідними вилками або гніздами. Перехресної сумісності немає. Але хоча самі роз'єми стандартні, корпуси, в яких вони використовуються, можуть бути суттєво змінені для різних застосувань. Це призвело до розробки USB-роз'ємів із ступенем захисту IP (захист від проникнення), які забезпечують надійний захист від проникнення твердих тіл або рідини у пристрої, що використовуються у побутових умовах.
Більшість USB-кабелів також мають один тип роз'єму на одному кінці та інший тип на іншому кінці, дуже поширені типи від A до типу B або тип C. Оскільки тип C розроблений спеціально для взаємозамінності, тип C частіше зустрічається на обох кінцях кабелю, та його використання зростатиме в міру ширшого поширення портів типу C. Вилки USB 3.0 micro B, які мають ширше з'єднання для забезпечення вищої швидкості передачі даних, не можуть використовуватися з роз'ємом USB 2.0 micro B. Пристрої з портами USB 3.0 micro B можна підключати до старіших вилок USB 2.0 micro B.

Стандартні версії USB-зв'язку:

Як вже зазначалося, стандарт зв'язку USB визначає швидкість передачі даних, протоколи встановлення зв'язку та характеристики електроживлення між пристроями, що використовуються. За минулі роки стандарт зазнав значних покращень: швидкість передачі даних варіювалася від USB 1.0 зі швидкістю 1,5 Мбіт/с до USB 3.2 зі швидкістю до 20 Гбіт/с, а тепер і USB4 зі швидкістю до 40 Гбіт/с. Кожна наступна версія забезпечує новий етап апаратного забезпечення міжз'єднань.
Стандарти зв'язку USB, як відомо, збивають з пантелику через часті зміни і назви, але в даний час USB 3.2 є найбільш доступним стандартом USB, який сумісний як з роз'ємами типу A, так і з роз'ємами типу C, хоча його швидкість може змінюватись від 5 до 20 Гбіт/с. Стандарт 20 Гбіт/с також може називатися "SuperSpeed USB 20 Гбіт/с" або "USB 3.2 Gen 2x2", а стандарт 10 Гбіт/с також може називатися "SuperSpeed USB 10 Гбіт/с" або "USB 3.2 Gen 2". Нарешті, стандарт 5 Гбіт/с зараз відомий як «SuperSpeed USB 5 Гбіт/с» або «USB 3.2 Gen 1». Тим не менш, використання старих угод про імена можна знайти в Інтернеті, і, можливо, найпростіше вручну перевірити рейтинги швидкості для пристрою або роз'єму та використовувати їх як базовий показник.

Однак, як і в багатьох інших установках, в одній системі часто використовуються різні версії. Якщо пристрої, які використовують нову версію USB та старішу версію, обмінюються даними, за промовчанням вони використовуватимуть старішу версію та швидкість. Це програмне забезпечення, але сумісність зі стандартом також пов'язана з апаратним забезпеченням.
Всі роз'єми типу C сумісні з USB 3.2, хоча деякі роз'єми типу C, як і раніше, відповідають більш раннім стандартам. Тип A і B залежить від кабелю, при цьому різні кольори гнізда зазвичай позначають різні версії для швидкого ознайомлення. Плутанина часто може виникнути при розгляді взаємозв'язку між стандартом фізичного роз'єму та стандартами зв'язку.
Відповідно до початкового стандарту. Роз'єм типу A зазвичай позначав головний пристрій, тип B зазвичай підключався до периферійного пристрою. З USB OTG (On The GO) у цьому немає потреби. USB OTG – це специфікація, яка дозволяє USB-пристрою (наприклад, смартфону) виступати як джерело, дозволяючи підключати інші USB-пристрої. По суті він дозволяє USB-пристрою зчитувати дані з інших пристроїв без використання комп'ютера.

Стандарти подачі живлення через USB:

Стандарт USB починався як протокол інтерфейсу даних, що спрощує взаємодію між пристроями, та забезпечував деяку потужність. З тих пір він перетворився з інтерфейсу даних, що подає обмежену потужність, на потужний канал живлення, який включає інтерфейс даних. Багато пристроїв тепер можуть заряджатися або отримувати живлення через з'єднання.
Було зроблено узгоджені зусилля зі стандартизації передачі енергії та розширення набору функцій у формі стандарту USB Power Delivery (USB PD). Використовуючи тип C, USB PD може забезпечувати змінну напругу до 20 В і максимальний струм до 5 А із загальною межею потужності, що передається, до 100 Вт. Стандарт USB PD 3.1, випущений у 2021 році, з того часу розширив цю можливість передачі потужності до 240 Вт. Крім того, напрямок потужності більше не фіксований: живлення подається або джерелом, або периферійним пристроєм. Управління живленням також можна оптимізувати для кількох периферійних пристроїв.
USB PD вимагає підтвердження цифрового пристрою для досягнення цих вищих оцінок. Якщо потрібні чіпи недоступні і передача не відбувається, система повернеться до стандарту 5 В/1 А. Це не залежить від версії та типу USB, але вимагає, щоб тип підтримував стандарти USB PD. Наприклад, кабель типу A–C, який підтримує версії 2.0 і новіший, може використовувати PD.
PD також може працювати з пристроями, які не передають дані за допомогою USB виключно для живлення. Для узгодження потужності потрібні окремі лінії зв'язку, і тому його трохи складніше спроектувати та виготовити, ніж багато форматів, відмінних від USB. Це ускладнення можна переважити тим фактом, що PD створює стандарт зарядки для великої кількості пристроїв, спрощуючи та об'єднуючи зарядні пристрої. Це може усунути незручності, пов'язані з необхідністю використання кількох кабелів для різних пристроїв.

Завдяки невеликому форм-фактору, простоті конструкції та використання, високій швидкості передачі даних і збільшеній передачі енергії роз'єми USB можуть використовуватися в дуже широкому списку додатків, що постійно зростає. Короткий список цих застосувань включає:

  • Настільні та портативні комп'ютери
  • Принтери
  • Сканери
  • Джойстики та контролери
  • Відеокамери
  • Мобільні телефони, смарт-телевізори.
  • Ігрові консолі

Оскільки передача даних не є обов'язковою вимогою, роз'єми USB також можна використовувати виключно для живлення таких пристроїв як акумуляторні ліхтарики, зарядні пристрої та багато інших портативних споживчих пристроїв. Потенційні додатки для USB продовжують зростати
Надійність та швидкість новітнього стандарту USB також відкривають нові можливості застосування. Тепер він має пропускну здатність, надійність і потужність, які можна використовувати в промислових додатках, таких як збір і моніторинг даних і управління процесами. По суті, будь-яка програма, що споживає потужність 240 Вт або менше, може бути кандидатом на живлення через USB.

ПІДСУМОК:

USB - неймовірно гнучкий стандарт, який наближається до майже повсюдного впровадження в тих областях, де потрібна передача даних поряд із живленням. USB-роз'єми та кабельні зборки поєднують у собі простоту використання та продумані технічні характеристики, що дозволяє розробнику продукту чи системи знизити потребу в кабелях та зменшити безлад, зменшити займану площу, забезпечити зворотну сумісність. Будь то проектування майбутнього або взаємодія із застарілими продуктами, розуміння можливостей USB допоможе дизайнерам створювати продукти, які зможе використовувати практично будь-яка людина на планеті.