USB (Universal Serial Bus - «универсальная последовательная шина») - последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств. Для подключения используется 4-х проводный кабель, при этом два провода используются для приёма и передачи данных, а 2 провода - для питания периферийного устройства. Благодаря встроенным линиям питания USB позволяет подключать периферийные устройства без собственного источника питания.

Основные сведения о USB

Кабель USB состоит из 4 медных проводников - 2 проводника питания и 2 проводника данных в витой паре, и заземленной оплётки (экрана). Кабели USB имеют физически разные наконечники «к устройству» и «к хосту». Возможна реализация USB устройства без кабеля, со встроенным в корпус наконечником «к хосту». Возможно и неразъёмное встраивание кабеля в устройство (например, USB-клавиатура, Web-камера, USB-мышь) , хотя стандарт запрещает это для устройств full и high speed.

Шина USB строго ориентирована, т. е. имеет понятие «главное устройство» (хост, он же USB контроллер, обычно встроен в микросхему южного моста на материнской плате) и «периферийные устройства».

Устройства могут получать питание +5 В от шины, но могут и требовать внешний источник питания. Поддерживается и дежурный режим для устройств и разветвителей по команде с шины со снятием основного питания при сохранении дежурного питания и включением по команде с шины.

USB поддерживает «горячее» подключение и отключение устройств . Это возможно благодаря увеличения длинны проводника заземляющего контакта по отношению к сигнальным. При подключении разъёма USB первыми замыкаются заземляющие контакты , потенциалы корпусов двух устройств становятся равны и дальнейшее соединение сигнальных проводников не приводит к перенапряжениям, даже если устройства питаются от разных фаз силовой трёхфазной сети.

На логическом уровне устройство USB поддерживает транзакции приема и передачи данных. Каждый пакет каждой транзакции содержит в себе номер оконечной точки (endpoint) на устройстве. При подключении устройства драйверы в ядре ОС читают с устройства список оконечных точек и создают управляющие структуры данных для общения с каждой оконечной точкой устройства. Совокупность оконечной точки и структур данных в ядре ОС называется каналом (pipe) .

Оконечные точки , а значит, и каналы, относятся к одному из 4 классов:

поточный (bulk),
управляющий (control),
изохронный (isoch),
прерывание (interrupt).

Низкоскоростные устройства, такие, как мышь, не могут иметь изохронные и поточные каналы .

Управляющий канал предназначен для обмена с устройством короткими пакетами «вопрос-ответ». Любое устройство имеет управляющий канал 0, который позволяет программному обеспечению ОС прочитать краткую информацию об устройстве, в том числе коды производителя и модели, используемые для выбора драйвера, и список других оконечных точек.

Канал прерывания позволяет доставлять короткие пакеты и в том, и в другом направлении, без получения на них ответа/подтверждения, но с гарантией времени доставки - пакет будет доставлен не позже, чем через N миллисекунд. Например, используется в устройствах ввода (клавиатуры, мыши или джойстики).

Изохронный канал позволяет доставлять пакеты без гарантии доставки и без ответов/подтверждений, но с гарантированной скоростью доставки в N пакетов на один период шины (1 КГц у low и full speed, 8 КГц у high speed). Используется для передачи аудио- и видеоинформации.

Поточный канал дает гарантию доставки каждого пакета, поддерживает автоматическую приостановку передачи данных по нежеланию устройства (переполнение или опустошение буфера), но не дает гарантий скорости и задержки доставки. Используется, например, в принтерах и сканерах.

Время шины делится на периоды, в начале периода контроллер передает всей шине пакет «начало периода». Далее в течение периода передаются пакеты прерываний, потом изохронные в требуемом количестве, в оставшееся время в периоде передаются управляющие пакеты и в последнюю очередь поточные.

Активной стороной шины всегда является контроллер, передача пакета данных от устройства к контроллеру реализована как короткий вопрос контроллера и длинный, содержащий данные, ответ устройства. Расписание движения пакетов для каждого периода шины создается совместным усилием аппаратуры контроллера и ПО драйвера, для этого многие контроллеры используют Прямой доступ к памяти DMA (Direct Memory Access ) - режим обмена данными между устройствами или же между устройством и основной памятью, без участия Центрального Процессора (ЦП). В результате скорость передачи увеличивается, так как данные не пересылаются в ЦП и обратно.

Размер пакета для оконечной точки есть вшитая в таблицу оконечных точек устройства константа, изменению не подлежит. Он выбирается разработчиком устройства из числа тех, что поддерживаются стандартом USB.

Технические характеристики USB

Возможности, достоинства и недостантки USB:

Высокая скорость обмена (full-speed signaling bit rate) - 12 Мб/с;
Максимальная длина кабеля для высокой скорости обмена - 5 м;
Низкая скорость обмена (low-speed signaling bit rate) - 1.5 Мб/с;
Максимальная длина кабеля для низкой скорости обмена - 3 м;
Максимум подключенных устройств (включая размножители) - 127;
Возможно подключение устройств с различными скоростями обмена;
Не нужно устанавливать дополнительных элементов, таких как терминаторы;
Напряжение питания для периферийных устройств - 5 В;
Максимальный ток потребления на одно устройство - 500 mA.

Сигналы USB передаются по двум проводам экранированного 4-хпроводного кабеля.

Распайка разъема USB 1.0 и USB 2.0

Тип А		Тип В
Вилка (на кабеле)	Розетка (на компьютере)	Вилка (на кабеле)	Розетка (на периферийном устройстве)

Названия и функциональные назначения выводов USB 1.0 и USB 2.0

4 GND Ground (корпус)

Недостатки USB 2.0

Хоть максимальная скорость передачи данных USB 2.0 составляет 480 Мбит/с (60 Мбайт/с), в реальной жизни достичь таких скоростей нереально (~33,5 Мбайт/сек на практике). Это объясняется большими задержками шины USB между запросом на передачу данных и собственно началом передачи. Например, шина FireWire , хотя и обладает меньшей пиковой пропускной способностью 400 Мбит/с, что на 80 Мбит/с (10 Мбайт/с) меньше, чем у USB 2.0, в реальности позволяет обеспечить бо́льшую пропускную способность для обмена данными с жёсткими дисками и другими устройствами хранения информации. В связи с этим разнообразные мобильные накопители уже давно «упираются» в недостаточную практическую пропускную способность USB 2.0.

Интерфейс USB (универсальная последовательная шина) активно используется уже 2 десятилетия, и за это время было создано несколько стандартов. Впервые это произошло в 1997 году, когда на материнских платах появился соответствующий разъем. Сегодня речь пойдет о стандартах и распиновке USB, но сначала необходимо отметить преимущества шины.

Одним из главных среди них является поддержка Plug & Play. Сейчас после подключения девайса уже не требуется вручную устанавливать нужные драйвера и производить перезагрузку персонального компьютера.

Шина не только позволяет передавать информацию, но и обеспечивает питанием подключенное устройство. В результате появилась возможность создавать мобильные сетевые и звуковые карты, а также другие виды контролеров.

Версии USB

В настоящее время создано 3 стандарта этого интерфейса. Основные отличия между ними заключаются не в распиновке разъема USB, а d скорости обмена информацией. При этом обеспечивается совместимость новых версий с предыдущими, что значительно облегчило жизнь пользователям.

Тип 1.1

Этот стандарт способен обеспечить скорость передачи информации до 12 Мб/с. Во время его создания это был хороший показатель, но все же существовал более скоростной интерфейс- IEEE 1394 или FireWire (до 400 Мб/с), разработанный компанией Apple. Однако ЮСБ 1.1 получил довольно широкое распространение и применялся на протяжении нескольких лет.

Среди основных характеристик данной спецификации следует отметить:

Возможность подключения более 100 устройств, в том числе и хабы.
Максимальная длина шнура 3 м.
Показатель напряжения шины составляет 5 В, а ток нагрузки - 0,5 А.

Тип 2.0

С появление сложных девайсов, например, цифровых фотокамер, возникла необходимость в более быстром интерфейсе. В результате появилась версия USB 2.0, который обеспечил скорость передачи информации до 480 Мб/с. Наличие аппаратной совместимости со стандартом 1.1 позволяет использовать старые устройства, но пропускная способность шины в такой ситуации резко снижается.

Следует учесть тот факт, что реальная пропускная способность ЮСБ 2.0 значительно отличалась от указанной в спецификации. Связано это с реализацией работы протокола, допускающего задержки в передаче пакетов данных. За последние годы появилась масса девайсов, для нормальной работы которых требовалась большая пропускная способность шина.

Тип 3.0

Это новый стандарт, массовое распространение которого началось в 2010 году. Он позволяет передавать информацию со скоростью до 5 Гб/с. Хотя распиновка ЮСБ разъема 3.0 и имеет некоторые отличия от 2-й версии, они полностью совместимы. Чтобы различать коннекторы этих стандартов, гнезда и штекера USB 3.0 маркируются синим цветом.

Также существуют определенные несоответствия в распайке разъемов. Показатель номинального тока увеличен до 0.9 А. В результате увеличилось количество периферийных устройств, для работы которых уже не требуется отдельный источник питания. Имеют собственную классификацию и коннекторы ЮСБ:

Тип A предназначен для подключения к гнезду, установленному на материнской плате компьютера или хабе.
Тип B используется в периферийных устройствах (принтерах).

Коннекторы второго типа имеют довольно большие размеры и не могут быть установлены на портативные гаджеты. Для исправления ситуации были созданы стандарты micro- и мини ЮСБ.

Распиновка разъемов USB 2.0 (типы, А и В)

Так как коннекторы первых версий универсальной последовательной шины не отличаются физически, то достаточно знать распайку последнего стандарта. На первый контакт подается питание в 5 В, а для передачи сигнала задействованы 2-й и 3-й провода. Распиновка USB кабеля по цветам выглядит следующим образом:

1 - красный.
2 - белый.
3 - зеленый.
4 - черный.

Распиновка разъема USB 3.0

В последней версии стандарта вместо 4 контактов используется 9. Цветовая схема распайки приведена на рисунке и имеет следующий вид:

Назначение контактов с 1 по 4 аналогично предыдущей версии.
5−6 и 8−9 провода используются соответственно для передачи/приема данных по протоколу Super Speed.
7 - масса сигнальных проводов.

Разъемы типа В версии 3.0 несовместимы с предыдущими стандартами.

Распиновка mini-USB аналогична микро, но в третьей версии интерфейса применяется только разъем последнего типа. Micro-USB 2.0 имеет 5 контактов, однако, используется лишь 4. В последней версии количество проводов увеличено в 2 раза. Контакты 1−5 выполняют те же функции, что и в коннекторах прежнего стандарта, а остальные предназначены для решения следующих задач:

6−7 и 9−10 - соответственно для передачи/приема данных по высокоскоростному протоколу.
8 - земля информационных проводов.

Цоколевка микро-ЮСБ для зарядки

Хотя все мобильные гаджеты заряжаются через разъем USB, единого стандарта нет, и каждый производитель разработал собственную схему. Можно использовать любой адаптер питания для подзарядки аккумулятора. Например, в iPhone для этого необходимо соединить контакты 2, 3 с 4 посредством резистора с номинальным сопротивлением в 50 кОм, а с 5 - 75 кОм. У главного конкурента Samsung Galaxy распиновка микро-USB разъема для зарядки более простая. Потребуется поставить перемычку между контактами 2 и 3, а 4 соединить с 5 резистором в 200 кОм.

В этой статье я расскажу вам как правильно припаять micro USB штекер на планшете не испортив его. Часто стали приносить мне на ремонт планшеты с такой проблемой,вырвали micro USB с "корнем", задели нагой за шнур,когда тот лежал на зарядке или по другой причине. Планшет прибор хрупкий и с ним надо относиться бережно и аккуратно, так я говорю своим клиентам. Итак принесли вам планшет с оторванным штекером или когда его ещё не полностью оторвали,аккуратно разбираем его, в основном нижняя крышка планшета крепиться на пластмассовых так называемых защёлках и обычно она закручивается на несколько маленьких болтиках.

Убедившись что все винты откручены мы берём скальпель или нож с тонким лезвием и аккуратно поддеваем крышку по всему периметру прорези,легонько поворачивая лезвие в верх в сторону крышки,тем самым освобождая пластмассовые фиксаторы из пазов корпуса планшета. Это делать надо с минимальным усилием,запомните если фиксаторы при небольшом усилие не расфиксируются,то значит вы делаете что то не правильно, лучше спокойно и не торопясь попробуйте разобраться в принципе фиксации клипсов и в какую сторону нужно поворачивать лезвие скальпеля. Поверьте в случае неудачной разборки очень тяжело в дальнейшем восстановить крепление, придётся клеят фиксаторы если вы ещё соберёте маленькие пластмассовые осколки.

Допустим вам удалось аккуратно снять крышку,далее вам необходимо отпаять аккумуляторную батарею которая находиться внутри, отпаивать выводы необходимо так как вы не сможете перевернуть плату и добраться до micro USB штекера,да и отпаять выводы от батарее нужно для того чтобы случайно не замкнуть что нибудь и не вывести из строя ваш планшет. Итак, мы отпаяли выводы аккумулятора и открутили все крепёжные венты самой платы, далее переворачиваем её,хочу отметить что если шлейфы между главной платой и экраном,позволяют перевернуть плату, то желательно шлейф не трогать.

Теперь перейдём непосредственно к нашему micro USB разъёму,вооружимся увеличительным стеклом и внимательно осмотрим сам штекер и выводы дорожек которые подходят к нему, если дорожки целые и не отслоились,то это очень хорошо.Берём паяльник не более 25 Ватт и на плате зачищаем вывода дорожек, где раньше находился сам штекер. Выводов должно быть пять. Далее берём штекер и приклеиваем его к плате супер клеем,клея надо немного,лучше взять спичку и макнуть её в клей, затем
равномерно распределить его по всей нижней поверхности штекера. Дальше когда клей немного подсохнет, можно будет припаивать вывода между платой и micro USB. Но если выводы дорожек оторваны на плате,то можно попытаться сделать вот что с начало нужно с помощью увеличительного стекла отыскать все концы дорожек,если это возможно и зачистить их концы от лака и залудить,но учтите,перегревать не в коем случае нельзя, а затем также приклеиваем штекер и припаиваем выводы между разъёмом и дорожками с помощью тонких проволочек.

Если допустим нет возможности восстановить все дорожки на плате,то можно попытаться сделать хотя бы просто заряжалась аккумуляторная батарея планшета,для этого на понадобиться припаять только два вывода плюс и минус,они расположены на штекере первый и последний, обратите внимание на рисунок, я указал их стрелкой. Но при таком раскладе вы не сможете подключить свой планшет к компьютеру или к внешнему USB-модему, Flash памяти. На этом всё,желаю успеха. Подробную информацию можно прочитать на моём сайте,а также посмотреть скриншоты по разборке планшета. Есть в наличие: книги, справочники, журналы, схемы. radiorodot

Интерфейс USB широко используется в современных электронных устройствах. Практически на всех мобильных устройствах установлен микро- или мини-ЮСБ коннектор. Если разъем перестал работать, то для его ремонта необходимо знать распиновку micro-USB. Ситуация усложняется тем, что многие производители гаджетов выполняют распайку контактов по-своему. Изучив возможные варианты цоколевки, можно справиться с проблемой.

Назначение и виды

Коннектор USB обладает хорошим набором функций. С его помощью можно не только передавать большие объемы информации с высокой скоростью, но и обеспечить девайс питанием. Новый интерфейс довольно быстро заменил на компьютерах старые порты, например, PS/2. Сейчас вся периферия подключается к ПК именно с помощью портов ЮСБ.

На сегодняшний день было создано 3 версии коннектора USB:

Особенности распиновки

При разговоре о цоколевке USB-разъёма необходимо разобраться в обозначениях, указанных на схемах. Начать стоит с вида коннектора - активный (тип А) либо пассивный (тип В). С помощью активного разъема возможен обмен информацией в двух направлениях, и пассивный позволяет только ее принимать. Также следует различать две формы соединителя:

F - «мама».
M - «папа».

В этом вопросе все должно быть понятно и без объяснений.

Коннектор стандарта USB

Сначала несколько слов нужно сказать о совместимости трех версий интерфейса. Стандарты 1.1 и 2.0 полностью аналогичны конструктивно и отличаются только скоростью передачи информации. Если в соединении одна из сторон имеет старшую версию, то работа будет проводиться с низкой скоростью. При этом ОС выведет следующее сообщение: «Это устройство способно работать быстрее».

С совместимостью 3.0 и 2.0 все несколько сложнее. Устройство или кабель второй версии можно подключить к новому разъему, а обратная совместимость существует только у активных разъемов типа А. Следует заметить, что интерфейс ЮСБ позволяет подавать на подключенный гаджет напряжение в 5 В при силе тока не более 0,5 А. Для стандарта USB 2.0 распайка по цветам слева направо имеет следующий вид:

Красный - положительный контакт постоянного напряжения в 5 В.
Белый - data-.
Зеленый - data+.
Черный - общий провод или «земля».

Схема разъема достаточно проста, и при необходимости починить его будет несложно. Так как в версии 3.0 увеличилось количество контактов, то и его распиновка отличается от предыдущего стандарта. Таким образом, цветовая схема контактов имеет следующий вид:

Разъемы micro и mini

Коннекторы этого форм-фактора имеют пять контактов, один из которых задействован не всегда. Проводники зеленого, черного, красного и белого цветов выполняют аналогичные USB 2.0 функции. Распиновка mini-USB соответствует цоколевки micro-USB. В разъемах типа А фиолетовый проводник замкнут с черным, а в пассивных он не используется.

Эти коннекторы появились благодаря выходу на рынок большого количества устройств небольших габаритов. Так как они внешне похожи, часто у пользователей возникают сомнения о принадлежности разъема к тому либо иному форм-фактору. Кроме некоторого отличия в габаритах, у микро-ЮСБ на задней стороне расположены защелки.

Миниатюризация коннектора негативно повлияла на надежность. Хотя mini-USB и обладает большим ресурсом , через довольно короткий временной отрезок он начинает болтаться, но при этом из гнезда не выпадает. Микро-ЮСБ представляет собой доработанную версию mini-USB. Благодаря улучшенному креплению он оказался более надежным. Начиная с 2011 года этот коннектор стал единым стандартом для зарядки всех мобильных устройств.

Однако производители вносят в схему некоторые изменения. Так, распиновка микро-USB разъема для зарядки iPhone предполагает два изменения в сравнении со стандартной. В этих девайсах красный и белый провода соединяются с черным через сопротивление 50 кОм, а с белым - 75 кОм. Также есть отличия от стандарта и у смартфонов Samsung Galaxy. В нем белый и зеленый проводники замкнуты, а 5 контакт соединен с 4 с помощью резистора номиналом в 200 кОм.

Зная цоколевку различных видов коннекторов USB, можно найти и устранить неисправность. Чаще всего это требуется в ситуации, когда из строя вышло «родное» зарядное устройство, но у пользователя есть блок питания от смартфона другого производителя.

Из-за небрежного отношения к электронным приборам (ноутбукам, планшетам, смартфонам) у них часто расшатываются или вовсе ломаются USB гнезда (разъемы). Покупать новое оборудование не всегда целесообразно, особенно если его можно починить самостоятельно. Это касается и шнуров с разъемом micro USB. Починить их несложно, как и припаять гнездо зарядки на планшете.

Ремонт микро USB начинается с разбора планшета (или иного гаджета).

Для этого потребуется небольшой набор инструментов:

отвертка;
пинцет;
скальпель (нож);
низковольтный паяльник или термофен.

Вначале откручивают все винты, скрепляющие корпус (при их наличии). Освобождают фиксаторы корпуса из пазов — для этого надо поддеть крышку скальпелем и осторожно наклонить лезвие к экрану.

Обязательно надо позаботиться о безопасности смартфона. Для этого надевают антистатический браслет с заземлением. Используют только низковольтный пальник, который тоже должен быть заземлен (для этого можно припаять один конец провода к минусу (общий корпус), в другой к самому паяльнику). Еще лучше применять паяльную станцию – термофен.
Отсоединяют провода от аккумулятора, иначе компоненты могут выйти из строя, если схему случайно замкнет. Откручивают винты, крепящие плату, переворачивают ее и осматривают.

Виды повреждений

Встречаются разные повреждения, поэтому дальнейшие действия зависят от типа неисправности. Если разъем неисправен, то придется покупать новый микро USB или искать сломанный аппарат с исправным гнездом и проводить замену. Когда исправный USB просто оторвался, достаточно восстановить соединения паяльником. В случае неисправности штекера на кабеле надо купить и припаять новый.

Разъем оказался неисправным

В этом случае надо найти заведомо исправный разъем, например, на неработающем сотовом телефоне.

Микро юсб придется паять, для этого вставляют скальпель между платой и разъемом. Нужно отпаять крепежные лепестки от платы, а после отпаять вывод микро USB, нагрев их одновременно.

При этом надо следить за температурой, чтобы не деформировать пластмассовые детали. Чем тоньше жало паяльника, тем меньше шанс испортить разъем .

Следует обратить внимание на расположение smd деталей при монтаже, поскольку обратная установка несколько сложнее. Пайка USB выполняется в обратном порядке.

Оторвался исправный разъем

Необходимо проверить целостность дорожек на плате, осмотрев их при помощи увеличительного стекла. Все повреждения придется восстановить. Для этого сначала убирают лак скальпелем, а после лудят дорожки паяльником. Пайка микро USB разъема начинается с присоединения крепежных лепестков. До этого можно приклеить разъем к плате, чтобы сделать обрыв менее вероятным.

Если остались другие повреждения, то берут тонкие провода из меди и закрепляют их между выводами дорожек и USB. При неполном их восстановлении сохранится только функция зарядки (без возможности передачи данных). А также при этом не будет работать подключенная мышка. Если же вы уверены, что все правильно восстановлено, то это указывает на неисправность самого USB.

Проблемы с флэш-памятью

Если подключенная флешка не работает, то сначала следует проверить ее на работоспособность путем подключения к другим заведомо рабочим устройствам. Если исправный накопитель не работает только с отремонтированным девайсом, значит, были допущены ошибки при ремонте.

Скорее всего, не были замечены некоторые повреждения мостиков – надо заново разобрать корпус и провести осмотр. Если визуально все в порядке, значит, неисправность скрыта, и дальнейшую разборку выполняют только в случае, если не жаль полностью потерять устройство и зря потратить время.

Замена штекера на зарядном устройстве

Если зарядное устройство исправно, то для ремонта достаточно лишь найти или купить штекер микро usb под пайку.

Ремонт будет состоять в следующем:

обрежьте провод зарядного устройства и донорского шнура так, чтобы у первого остался хвостик в 10, а у второго в 15 см;
снимите внешнюю изоляцию на 3 см от края. Постарайтесь не повредить покрытие внутренних жил. Для этого сначала сделайте круговой (поперек), а затем продольный (вдоль) разрез. Снимите резину пальцами и освободите две жилки;
сделайте то же самое с хвостиком нового штекера. Вы увидите 4 провода, алюминиевый экран и оплетку из меди. Потребуется только красная и черная жилка, все остальное можно обрезать;
чтобы предотвратить замыкание, укоротите на одной части красный провод, а на другой черный. Это также позволит избежать бугра;
соедините оголенные части и изолируйте.

Можно воспользоваться изолентой, термоусадкой или скотчем. Провода можно как просто скрутить, так и спаять, пайка, конечно, надежнее.

Если используется термоусадочная трубка, то загибают соединения вдоль провода и закрывают их. К материалу подносят фен и аккуратно нагревают. Допускается использование зажигалки, но подносить ее надо постепенно. После этого усаживают широкую трубку на основной кабель. На этом ремонт можно считать оконченным.