Для чего нужен usb кабель

Обновлено: 07.07.2024

Всем знакомы советы по увеличению срока службы шнура: установка обычной маленькой пружинки у основания штекера, минимизация изгибов, бережное хранение и так далее. Но все (или почти все) эти действия лишь отдаляют тот день, когда возникнет необходимость идти в магазин мобильной электроники за новым аксессуаром.

При покупке USB-кабеля возникает логичный вопрос: какой же именно выбрать, чтобы не прогадать? Ответ зависит от очень многих факторов, ведь для кого-то важна скорость зарядки, а некоторым главное, чтобы цвет кабеля подходил под новый чехол. Давайте разбираться.

Типы USB-шнуров

Первым делом нужно определиться с типом кабеля. Это не сложно, ведь их всего три: micro-USB, USB Type-C и Lightning. В нашем случае все проще, ведь Lightning необходим владельцам iPhone, а Type-C пока используется только на флагманских устройствах. Выбор в большинстве случаев будет падать на micro-USB, но на всякий случай нужно убедиться в этом на сто процентов.

Есть ли смысл переплачивать?

Основная функция шнура — синхронизация смартфона с зарядным устройством или компьютером, поэтому при совершении покупки нужно обратить внимание на качество материалов и страну-производителя. Возможно, качественный шнур будет несколько дороже, но это того стоит. Кабель, выполненный из качественных материалов, способен ускорить как зарядку смартфона, так и передачу данных с компьютером. Более высокая скорость объясняется меньшим сопротивлением.

Пример: у нас есть зарядное устройство, выдающее 2А, дешевый аналог из Китая за 2 доллара, и качественный шнур, стоящий в несколько раз дороже. При сравнении обоих кабелей процесс зарядки будет отличаться, так как через дешевый шнур сила тока будет равна от 0,3 до 0,6А, что, в среднем, в 3-4 раза медленнее, чем через качественный оригинальный USB-кабель. Переплатить пару сотен и снимать телефон с зарядки через 1-2 часа, или сэкономить и заряжать телефон по 3-6 часов — выбор очевиден.

Характеристики USB-кабелей

Материал, наличие световых индикаторов, длина и еще куча факторов — ценообразующие параметры. Важно понимать, что из всего этого действительно необходимо.

Материал . Очень важный параметр, причем имеется в виду как материал штекера (пластмасс или металл), так и самого шнура, который может быть обвит тканевым переплетом. На него приятно не только смотреть, но и знать, что кабель прослужит в несколько раз больше.

Форма . Также немаловажный фактор, от которого зависит срок пользования аксессуаром. Итак, есть три основные формы: круглая, плоская и так называемая «пружинка». Круглая форма отличается маленькой стоимостью по сравнению со своими соперниками, и на этом ее плюсы заканчиваются. Плоская форма отличается тем, что почти не запутывается (во всяком случае меньше, чем предыдущий) и не занимает места в кармане/рюкзаке/любом другом месте, в котором хранится кабель. Достаточно просто свернуть его в несколько раз, чтобы он был компактным. Последний по списку, но не по значению, вариант — «пружинка». Он компактный, удобный и оригинальный, но если вдруг каким-то образом запутается, на восстановление прежней формы могут уйти несколько минут. Самый дешевый кабель будет круглой формы, самый дорогой — формы пружинки.

Длина . Выбирается исключительно индивидуально. Что зависит от длины? Скорость зарядки у более короткого кабеля выше, но незначительно (на деле это незаметно). Выбрать длинный провод логично в том случае, если розетка находится далеко от дивана/тумбочки/кровати/любого места, где заряжается смартфон.

Световые индикаторы . Встроенные в штекеры светодиоды, загорающиеся при подключении смартфона к зарядному/любому другому устройству. Это скорее переплата и некая «примочка», чем полезная вещь.

Цвет . В плане характеристик этот фактор ни на что не влияет. Иногда пользователи стремятся подобрать блок питания и кабель одинакового цвета из эстетических побуждений. Другого смысла в этом нет. Шнур белого цвета легче найти в темноте, машине, бардаке, но он заметно чаще пачкается. Какими бы ни были красивыми цвета, переплаты они не стоят, ведь от переливающегося провода телефон быстрее не зарядится .

Все вышеперечисленные параметры больше влияют на цену, чем на качество, поэтому заострять на них внимание необязательно.

Итоги

Если шнур вышел из строя, и возможности зарядить телефон нет, сначала нужно определиться с типом разъема. Выполнив основное условие, можно отправляться в магазин и выбирать шнур, обращая внимание на производителя, качество, материал и длину. Если средства позволяют, можно поэкспериментировать со цветом, формой и светодиодами.

USB или универсальная последовательная шина - это стандартный тип соединения и среда связи между широким спектром электрических устройств, включая компьютеры и периферийные устройства.

Она была введена в эксплуатацию в 1996 году. Идея заключалась в стандартизации связи или передачи данных между периферийными устройствами и компьютерами путем замены старых интерфейсов связи, таких как параллельные и последовательные порты (не путайте их с процессом связи/передачи данных) и FireWire.

Знаете ли вы? Стандарт USB регулируется Форумом разработчиков USB (USB-IF), учрежденным компаниями-основателями, включая IBM, Intel, Microsoft и Nortel.

Где используется USB?

В качестве отраслевого стандарта кабели USB используются для подключения настольных или портативных компьютеров к внешним аппаратным устройствам, таким как клавиатуры, мыши, флэш-накопители, принтеры и игровые контроллеры.

Интерфейс USB стал настолько популярным в последние годы, что вы можете легко найти их даже в автомобилях и электрических розетках в домах. Современные смартфоны, планшетные компьютеры и многие портативные устройства теперь поддерживают USB-кабели и разъемы для быстрой зарядки по сравнению с другими типами кабелей.

Преимущества интерфейса USB

Хотя USB был в первую очередь разработан для нормализации связи между персональными компьютерами и вспомогательными устройствами, существует несколько других преимуществ интерфейса USB.
Он является самонастраивающимся, а это означает, что нет необходимости настраивать/конфигурировать его параметры перед использованием.
USB-устройства могут быть добавлены или заменены в систему без выключения или перезагрузки системы (с возможностью горячей замены).
Его способность к электропитанию позволяет питать небольшие устройства без дополнительного кабеля питания.
Протокол передачи данных USB и получение сигналов всегда надежны независимо от их версии.

Типы USB в зависимости от их версии

Есть два способа классификации USB-кабеля; на основе его версии или поколения, которая касается функциональности (скорости передачи данных) кабеля, и по его физической конструкции.

Прежде чем приступить к рассмотрению различных типов USB-кабелей, давайте сначала разберемся с несколькими терминами, связанными с ними. Типичный USB-кабель имеет два разъёма, по одному с каждой стороны. Один - для хоста, к которому относятся все типы компьютеров (ПК, планшеты), а другой - для приемника, любого портативного устройства (смартфона), на которое необходимо перенести данные. Слот, в который вставлен USB, называется портом или розеткой. Как бы то ни было, давайте перейдем к делу.

С 1996 года были представлены четыре основных версии или поколения стандартов USB. Это USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0 и USB4. USB4 - самый последний.

Таблица, показывающая различные версии USB и поддерживаемые ими скорости передачи.

Оригинальный USB, USB 1.0, поддерживает двухскоростную шину со скоростью передачи данных 1,5 Мбит/с для недорогих устройств с низкой скоростью передачи данных (клавиатуры, мыши) и 12 Мбит/с для устройств с высокой скоростью передачи данных (принтеры, дисководы). Эта архитектура с несколькими шинами расширена до USB 2.0 (запущен в 2001 г.). Однако была добавлена третья, "высокоскоростная" шина с максимальной скоростью передачи данных 480 Мбит/с.

Универсальная последовательная шина впервые привлекла внимание в 1988 году (когда был представлен USB 1.1) с выпуском Apple iMac. Это был первый широко известный продукт с технологией USB. Вскоре производители ПК последовали их примеру, заменив устаревшие порты на USB в своих продуктах. Таким образом, первоначальный успех USB связан с успехом iMac.

USB 3.0

USB 3.0, выпущенный 12 ноября 2008 года, произвел революцию в отрасли. Он представил гораздо более высокоскоростную шину со скоростью передачи данных до 5 Гбит/с (в дополнение к существующим режимам скорости передачи) и более высокую выходную мощность (900 мА по сравнению с 500 мА в предыдущих версиях). Более того, он был обратно совместим с USB 2.0, что обеспечивает возможность взаимодействия. Эта версия USB известна как SuperSpeed.

Порты USB 3.0 Gen 1

Стандарт USB 3.0 был заменен USB 3.1 в 2014 году. Скорость передачи данных в USB 3.1 Gen 2 (SuperSpeed +) была увеличена до 10 Гбит/с. Одним из важных изменений, выдвинутых стандартом USB 3.1, стала замена их предыдущей схемы кодирования 8b/10b на более эффективную 128b/132b, вариант кодирования 64b/66b (который преобразует 64-битные данные в 66-битный линейный код). Это значительно снижает накладные расходы на кодирование, что приводит к сравнительно более высоким эффективным скоростям передачи данных.

Следующий стандарт USB 3.2 был выпущен в 2017 году. Как и ожидалось, он ввел новый, гораздо более быстрый режим передачи, сохранив при этом все существующие режимы. Это позволило кабелям USB-C (поддерживаемым 3.1) работать в 2 раза быстрее их начальной скорости (от 5 Гбит/с до 10 Гбит/с для кабелей USB-C 3.1 Gen 1 и от 10 Гбит/с до 20 Гбит/с для кабелей Gen 2). Позже мы поговорим о кабелях USB-C.

USB4 или USB 4.0

Последний стандарт USB, USB4 (или USB 4), расширяет существующие возможности кабелей USB-C, обеспечивая максимальную доступную пропускную способность USB. Он основан на протоколе Thunderbolt, который предлагает расширенные функции, такие как двунаправленная передача данных (отправка и получение данных с обоих концов), данные по двойному протоколу и передача видео по одному кабелю с низкой задержкой.

USB4 совместим с Thunderbolt 3 и обратно совместим со спецификациями USB 2.0 и USB 3.2. Он поддерживает максимальную скорость передачи данных 40 Гбит/с. В существующих кабелях USB-C эти скорости достигаются за счет двухполосной работы, когда две полосы в кабеле передают данные одновременно.

Базовый процессор Intel 11-го поколения Tiger Lake - первый продукт, поддерживающий стандарт USB4 или Thunderbolt 4.

Типы USB-кабелей [в зависимости от их физической структуры]

Почти все электронные продукты, от смартфонов и небольших портативных устройств до компьютеров всех типов, теперь имеют USB-порты или поддержку USB. Однако физические характеристики USB-портов и разъемов различаются в зависимости от класса продукта.

По физическим характеристикам или компоновке кабели USB можно разделить на три типа: USB-A, USB-B и USB-C.

USB Тип-A

USB-A, пожалуй, самый популярный USB (разъем или порт), который вы можете найти на своих ПК, игровых консолях, портативных медиаплеерах и портах для зарядки смартфонов. Стандартный штекер USB Type-A имеет плоскую прямоугольную форму.

Более старые разъемы USB Type-A и порты, поддерживающие стандарт USB 2.0, имеют четыре внутренних контакта; одна пара предназначена для передачи данных, а другая - для питания. С введением стандарта USB 3.0 к оригинальной конструкции были добавлены пять дополнительных контактов, чтобы сделать новые порты и разъемы USB Type-A (SuperSpeed) более быстрыми и обратно совместимыми со старыми версиями USB.

USB Тип-B

Порты USB типа B обычно находятся на приемниках или периферийных устройствах, таких как принтеры и сканеры, которые работают с высокими скоростями передачи данных и имеют относительно больший размер (по сравнению с другими периферийными устройствами).

В большинстве случаев USB-кабель, соединяющий компьютер с принтером или сканером, имеет разъем USB типа B с одной стороны и разъем типа A с другой. Хотя они обычно имеют двойное назначение, некоторые порты типа B допускают передачу питания только от хоста.

Существует две версии USB Type-B. Оригинальный разъем USB Type-B имеет квадратное сечение со слегка наклоненным верхним внешним ободком. Он поддерживает скорость передачи данных до 480 Мбит/с (USB 2.0).

Разъем USB 3.0 Type-B

Улучшенная версия разъема Type-B, Type-B SuperSpeed, была представлена, чтобы сделать их совместимыми со стандартом USB 3.0. Кабели Type-B SuperSpeed со скоростью передачи данных более 5 Гбит/с идеально подходят для подключения ПК с внешними жесткими дисками и аудиоинтерфейсами.

USB Mini и Micro типа B

Разъем USB Micro-B

Разъемы Mini-USB были впервые введены в 1998 году для электронных устройств, таких как ранние смартфоны и планшетные компьютеры. В то время как разъемы Mini-A уже давно сняты с производства, Mini Type-B по-прежнему поддерживается небольшим количеством устройств.

Разъемы Micro-USB разработаны специально для современных портативных устройств, таких как смартфоны и фотоаппараты, которые намного тоньше ранних устройств. Толщина разъема Micro-USB почти вдвое меньше, чем у Mini-USB.

USB-C-это отраслевой стандарт для высокоскоростной передачи данных и питания, который в настоящее время используется на все большем числе устройств, включая новейшие смартфоны, внешние твердотельные накопители и дорогие ноутбуки.

Разъем USB-C сначала может показаться похожим на разъем Micro-USB, поскольку оба имеют изогнутые края, хотя разъем USB-C немного толще и шире.

Пожалуй, наиболее важной и желанной особенностью разъемов USB-C является возможность переключения. Это означает, что разъемы USB-C не имеют ориентации вверх или вниз (как в случае с разъемами USB-A и USB-B). Их можно каждый раз правильно вставлять, не переворачивая.

Еще одним преимуществом кабелей USB-C является то, что они несут ток не менее 3 А при 60 Вт. Кабели USB-C на USB-C предназначены для передачи более высокого тока 5 В.

Кабели USB-C на основе стандарта USB 3.1 имеют максимальный предел передачи данных 10 Гбит/с. Старые кабели, поддерживающие USB 2.0, могут передавать только до 480 Мбит/с.

USB OTG

USB On-The-Go или OTG - это спецификация USB, которая позволяет определенным устройствам выполнять роли как хоста, так и приемника. Например, с помощью OTG смартфон может считывать данные как хост при подключении к цифровой камере или флеш-накопителю, но действовать как приемник при подключении к главному компьютеру.

Что в будущем?

Есть популярная поговорка, что "ничто не вечно", и в мире технологий это не может быть более точным. Хотя порты и кабели Type-A и Type-B по-прежнему широко используются, USB-C готов заменить их в ближайшем будущем.

Порт USB-C на MacBook

Самые последние порты USB-C поддерживают протокол Thunderbolt 3, который обеспечивает максимальную скорость передачи данных до 40 Гбит/с. USB4, который еще не вышел на массовый рынок, стандартизирует скорость Thunderbolt 3.

Высокая пропускная способность данных и питания позволяет разъемам USB-C напрямую подключаться к нескольким аудио- и видеоинтерфейсам без использования каких-либо адаптеров. К ним относятся устройства MHL (Mobile High-Definition Link), HDMI и DisplayPort.

С 2014 года все большее количество электронных устройств, включая смартфоны, материнские платы ПК/ноутбуков и внешние жесткие диски, стали поддерживать USB-C. Двусторонние кабели USB-C, которые подключаются как к хосту, так и к приемнику, быстрее и эффективнее, чем старые разъемы Type-A и Type-B.

Растущая экосистема USB-C означает, что вам скоро потребуются поддерживаемые порты и разъемы для передачи данных и зарядки ноутбуков. Хотя Apple была первой компанией, которая представила порты USB-C на своих устройствах, они все чаще встречаются на других массовых устройствах. В дорогих ПК и ноутбуках есть как минимум один порт USB-C.

День добрый, Geektimes! Все уже слышали про USB Type-C? Тот самый, который двухсторонний, быстрый-модный-молодёжный, заряжает новый макбук, ~~делает волосы гладкими и шелковистыми~~ и обещает стать новым стандартом подключения на следующие лет десять?

Так вот, во-первых, это тип разъёма, а не новый стандарт. Стандарт называется USB 3.1. Во-вторых, говорить нужно именно о новом стандарте USB, а Type-C лишь приятный бонус. Чтобы понять, в чём разница, что скрывается за USB 3.1, а что — за Type C, как заряжать от USB-кабеля целый ноутбук и что ещё можно сделать с новыми USB Type-C:

Коротко о главном

USB как стандарт появился почти двадцать лет назад. Первые спецификации на USB 1.0 появились в 1994 году и решали три ключевых проблемы: унификацию разъёма, по которому подключалось расширяющее функции ПК оборудования, простоту для пользователя, высокую скорость передачи данных на устройство и с него.

Не смотря на определённые преимущества USB-подключения перед PS/2, COM и LPT-портами, популярность пришла к нему не сразу. Взрывной рост USB испытал в начале двухтысячных: сначала к нему подключались камеры, сканеры и принтеры, затем флеш-накопители.

В 2001 году появились первые коммерческие реализации того USB, который нам привычен и понятен: версии 2.0. Им мы пользуемся вот уже 14-й год и устроен он сравнительно просто.

USB 2.0

Любой кабель USB версии 2.0 и ниже имеет внутри 4 медных проводника. По двум из них передаётся питание, по двум другим — данные. Кабели USB (по стандарту) строго ориентированы: один из концов должен подключаться к хосту (то есть системе, которая будет управлять соединением) и называется он Type-A, другой — к устройству, он называется Type-B. Разумеется, иногда в устройствах (таких, как флешки) кабеля нет вообще, разъём типа «к хосту» располагается прямо на плате.

На стороне хоста существует специальный чип: контроллер USB (в настольных компьютерах он может быть как частью системной логики, так и вынесен в качестве внешней микросхемы). Именно он инициализирует работу шины, определяет скорость подключения, порядок и расписание движения пакетов данных, но это всё детали. Нас больше всего интересуют разъёмы и коннекторы классического USB-формата.

Самый популярный разъём, которым все пользовались — USB Type-A классического размера: он расположен на флешках, USB-модемах, на концах проводов мышей и клавиатур. Чуть реже встречаются полноразмерные USB Type-B: обычно таким кабелем подключаются принтеры и сканеры. Мини-версия USB Type-B до сих пор часто используется в кардридерах, цифровых камерах, USB-хабах. Микро-версия Type-B стараниями европейских стандартизаторов стала де-факто самым популярным разъёмом в мире: все актуальные мобильники, смартфоны и планшеты (кроме продукции одной фруктовой компании) выпускаются именно с разъёмом USB Type-B Micro.

Ну а USB Type-A микро и миниформата наверное никто толком и не видел. Лично я навскидку не назову ни одного устройства с такими разъёмами. Даже фотографии пришлось из википедии доставать:

Все эти разъёмы объединяет одна простая вещь: внутри находится четыре контактных площадки, которые обеспечивают подключаемое устройство и питанием, и связью:

Номер контакта	4	3	2	1
Обозначение	GND	D+	D-	VBUS
Цвет провода	Чёрный	Зелёный	Белый	Красный

С USB 2.0 всё более-менее понятно. Проблема стандарта заключалась в том, что двух проводников для передачи данных мало, да и разработанные в середине первого десятилетия спецификации не предусматривали передачу больших токов по цепям питания. Сильнее всего от подобных ограничений страдали внешние жёсткие диски.

USB 3.0

Для улучшения характеристик стандарта была разработана новая спецификация USB 3.0, которая содержала следующие ключевые отличия:

Кроме того, появилось ещё 4 разъёма, электрически и механически совместимые с USB Type-A версии 2.0. Они позволяли как подключать USB 2.0-устройства к 3.0-хостам, так и 3.0-устройства к 2.0-хостам или по 2.0-кабелю, но с ограничением по питанию и скорости передачи данных.

USB 3.1

С осени 2013 года приняты спецификации на обновлённый стандарт USB 3.1, который и принёс нам разъём Type-C, передачу до 100 Вт питания и удвоение скорости передачи данных по сравнению с USB 3.0. Однако стоит отметить, что все три новшества — это лишь части одного нового стандарта, которые могут быть как применены все вместе (и тогда девайс или кабель получит сертификацию USB 3.1), либо по отдельности. Например, технически внутри Type-C кабеля можно организовать хоть USB 2.0 на четырёх проводах и двух парах контактов. К слову, такой «финт» провернула компания Nokia: её планшет Nokia N1 имеет разъём USB Type-C, но внутри используется обычный USB 2.0: со всеми ограничениями по питанию и скорости передачи данных.

USB 3.1, Type-C и питание

За возможности по передаче действительно серьёзных мощностей отвечает новый стандарт USB PD (Power Delivery). Согласно спецификациям, для сертификации USB PD устройство и кабель должны обеспечивать передачу тока с мощностью до 100 Ватт, причём в обе стороны (как к хосту, так и от него). При этом передача электроэнергии не должна мешать передаче данных.

Пока существует только два ноутбука, полностью поддерживающие USB Power Delivery: новый макбук и Chromebook Pixel.

Ну а потом, кто знает, может, будем дома вот такие розетки ставить?

USB Type-C и обратная совместимость

USB как стандарт силён своей обратной совместимостью. Найдите древнюю флешку на 16 мегабайт, поддерживающую только USB 1.1, вставьте её в порт 3.0 и работайте. Подключите современный HDD в разъём USB 2.0, и если ему хватит питания — всё заведётся, просто скорость будет ограничена. А если не хватит — существуют специальные переходники: они используют цепи питания ещё одного порта USB. Скорость не увеличится, но HDD будет работать.

Та же история и с USB 3.1 и разъёмом Type-C, с одной лишь поправкой: новый разъём геометрически никак не совместим со старыми. Впрочем, производители активно начали производство как проводов Type-A <=> Type-C, так и всевозможных переходников, адаптеров и разветвителей.

USB Type-C и туннелирование

Скорость передачи данных стандарта USB 3.1 позволяет не только подключать накопители и периферию, заряжать ноутбук от сети через Type-C-кабель, но и подключить, скажем… монитор. Одним проводом. И USB hub с несколькими 2.0-портами внутри монитора. 100 Вт питания, скорость, сравнимая с DisplayPort и HDMI, универсальный разъём и всего один проводок от ноутбука к монитору, блок питания которого и дисплей обеспечит электричеством, и ноутбук зарядит. Разве это не прекрасно?

Что сейчас есть на USB Type-C

Так как технология молодая, на USB 3.1 девайсов совсем немного. Устройств же с кабелем / разъёмом USB Type-C немногим больше, но всё равно недостаточно, чтобы Type-C стал таким же распространённым и естественным, как Micro-B, который есть у любого пользователя смартфона.

На персональных компьютерах Type-C ждать можно уже в 2016, но некоторые производители взяли и обновили линейку имеющихся материнских плат. Например, USB Type-C с полной поддержкой USB 3.1 есть на материнской плате MSI Z97A Gaming 6.

Не отстаёт и компания ASUS: материнские платы ASUS X99-A и ASUS Z97-A поддерживают USB 3.1, но, к сожалению, лишены разъёмов Type-C. Кроме того, анонсированы специальные платы расширения для тех, кому не хочется ни обновлять материнскую плату, ни отказываться от пары USB 3.1-портов.

Компания SanDisk не так давно представила 32 Гб флеш-накопитель с двумя разъёмами: классическим USB Type-A и USB Type-C:

Разумеется, не стоит забывать про недавний MacBook с пассивным охлаждением и всего одним разъёмом USB Type-C. Про его производительность и прочие прелести поговорим как-нибудь отдельно, а вот про разъём — сегодня. Apple отказалась как от своей «волшебной» зарядки MagSafe, так и от других разъёмов на корпусе, оставив один порт для питания, подключения периферии и внешних дисплеев. Разумеется, если вам мало одного разъёма, можно купить официальный переходник-разветвитель на HDMI, классический USB и разъём питания (всё тот же Type-C) за… 80 долларов. :) Остаётся надеяться, что Type-C придёт и на мобильные девайсы Apple (и на этом зоопарк с проводами для смартфонов закончится окончательно), хотя шансы на такой апдейт минимальные: зря что ли разрабатывали и патентовали Lightning?

Один из производителей периферии — LaCie — уже успел выпустить для нового макбука стильный внешний накопитель с поддержкой USB 3.1 Type-C. Цена у него, правда, совершенно яблочная, но что поделаешь – за новые технологии и надпись PORSCHE DESIGN надо платить.

Кроме Apple заигрывают с USB 3.1 Type-C и в компании Google: новый ChromeBook Pixel помимо интересных характеристик получил и соответствующий порт.

Ну и, разумеется, не стоит забывать про девайс от компании Nokia. Их планшет N1 получил разъём Type-C одним из первых, правда, без поддержки функций USB 3.1.

Итоги

USB 3.1 наконец-то станет «королём» разъёмов. По нему можно подключить практически что угодно: внешний диск, дисплей, периферию, адаптер питания и даже массив из SSD-дисков. Пропускная способность и 100 Вт передаваемой мощности — серьёзная заявка на успех.

Представьте мир через 5 лет? Куда не приди — всюду и зарядка есть, и разъём подходит, и спрашивать не надо. И фотоаппарат подключить легко, и телефон, и вообще всё-всё-всё… И только в бухгалтерии как пользовались дискетами, так и будут пользоваться.

Спасибо за внимание!

USB (Universal Serial Bus) расшифровывается как универсальная последовательная шина передачи данных между устройствами. Например, между компьютером и его периферией – клавиатурой, мышкой, флешкой, принтером, сканером, веб-камерой и т. д.

Через USB подключенные девайсы получают энергию для работы и зарядки, поэтому гнездами такого типа оснащают power-банки и зарядные устройства. За питание отвечает пара или две пары контактов, которые на схемах условно обозначают VCC или +5 V и GND (земля). Если внимательно взглянуть на разъем, можно увидеть, что эти контакты длиннее остальных. Так сделано для того, чтобы соединение/разъединение силовых и информационных линий происходило с разбежкой во времени, иначе данные могут передаваться с ошибками.

За данные отвечают 2 и более контакта в зависимости от версии USB. Половина из них передает сигнал от основного устройства (хоста) к периферии, а вторая половина – обратно.

Интерфейс USB поддерживает технологию Plug and Play («подключаю и использую»). При соединении с хостом, например, компьютером, периферийное устройство сообщает ему, что оно собой представляет, а хост подбирает подходящий драйвер. «Общение» происходит по линиям данных.

Девайсы, выпущенные в последнее десятилетие, оснащены USB-интерфейсами версий 2.0, 3.0, 3.1, 3.2. Редко, но еще встречаются старые устройства с USB 1.1. Интерфейсы разных поколений передают информацию с различной быстротой.

Теоретически достижимые скорости передачи данных по шине USB актуальных версий представлены в таблице:

USB1.1	12 Мбит/с
USB2.0	480 Мбит/с
USB3.0	5 Гбит/с
USB3.1	10 Гбит/с
USB3.2	20 Гбит/с

Дабы не путать читателя, здесь приведены только максимальные скорости, согласно спецификациям USB различных версий без учета режимов их работы. Значит, реальная скорость обмена данными между устройствами, соединенными этой шиной, может быть в разы ниже.

USB-разъемы разных поколений совместимы друг с другом, но быстрота передачи данных между ними всегда ограничивается потенциалом более медленной стороны.

USB последнего – третьего поколения выдерживает бОльшую силу тока, нежели предшественники, что влияет на скорость зарядки и поддержание работы подключенных устройств, особенно потребляющих много энергии, вроде внешних жестких дисков.

Максимальный выходной ток USB-порта зарядного или хостового устройства составляет:

Для версий 1.1-0 – 0,5 А.
Для версии 3.0 – 0,9-1,5 А.
Для версий 3.1-3.2 – 1,5-3 А с возможностью повышения до 5A.

Стандартное напряжение выходного USB-порта – 5 V. Отдельные спецификации версий 3.1-3.2, ориентированные на подключение энергоемких девайсов, выдерживают до 20 V.

Это интересно: Компьютер не видит Android через USB

Внешне USB-разъемы разных поколений отличаются цветами. Третье – самое молодое, имеет голубой или синий оттенок, это его типовой признак. Первое и второе могут быть окрашены в черный, белый, серый и другие цвета, их раскраска никак не связана с характеристиками.

Виды разъемов

Виды USB-разъемов зависят от выполняемой функции и скорости с который передаются данные. Благодаря существованию нескольких типов ЮСБ-разъемов охватывается расширенный функционал, который позволяет пользователю упрощать связь компьютера с устройством (мышка, клавиатура, iPad, МФУ, сканер и другие).

По назначению любой USB-порт можно отнести к одному из трех типов:

Стандартному или обычному, который обеспечивает питание и информационный обмен между девайсами. Такими портами оборудованы компьютеры, ноутбуки, смартфоны, телевизоры и т. д.
Зарядному. Они встречаются на зарядных устройствах, power-банках и некоторых системных блоках, предназначены только для питания периферии.
Выделенному зарядному. Эти гнезда служат для зарядки USB-гаджетов от бытовой электросети. Их встраивают в электрические розетки. Пример такого решения показан на фото ниже.

Первый тип может быть любой версии, второй и третий чаще относится к версиям 2.0 или 3.0. Последние различаются между собой цветами.

Конфигурация разъемов тоже «завязана» на поколение интерфейса. USB-штекеры и гнезда версий 1.1 и 2.0 бывают следующих типоразмеров и форм:

Типа А (стандартные). Такие порты устанавливают на хостовые и зарядные устройства. Они бывают трех размеров: обычного (самый распространенный – 12×4 мм, 4 контакта), среднего (miniUSB 7×3 мм, 5 контактов) и маленького (microUSB 7×2 мм, 5 контактов).

Типа B (узкие). Гнездами этого вида оснащают периферийное оборудование. Они также могут быть обычными (7×8 мм, 4 контакта), мини (3×7 мм, 5 контактов) и микро (2×7 мм, 5 контактов).

Разъемы микро обоих типов визуально очень похожи. Отличие лишь в том, что А имеет форму прямоугольника, а у B скошены верхние углы.

Редко, но встречаются USB-кабели, которые оборудованы комбинированными разъемами: mini-AB и micro-AB. Их можно подключать к гнездам того и другого вида.

Разъемы USB третьего поколения имеют следующие типоразмеры:

A – стандартный. Он отличается от предшественника цветом и количеством контактов, здесь их 9. Разъем микро-A имеет 10 контактов и разделен на 2 части. Половина идентична microUSB 2.0 (для совместимости), остальные 5 контактов расположены в другой части. Так сделано потому, что компактный размер не позволил уместить все выводы в одном месте. Разъемов типа мини-A 3.0 не существует.
В – его стандартный и мини-разъемы идентичны по конфигурации USB-B версии 2.0, но также имеют по 9 контактов. Micro-В отличится от micro-А формой совмещаемой половины. Она, как и microUSB-B 2.0, имеет срезанные углы.

Интерфейсы microUSB третьего поколения распространены мало, поскольку крайне неудобны в использовании. Кроме того, гнезда этого типа зачастую не выдерживают многократных рывков туда-сюда и отламываются от носителя. Таким же недостатком страдают и их предшественники, но здесь проблема возникает чаще.

Однако это не значит, что от миниатюрных разъемов USB-3 придется отказаться. Замена неудачному решению уже найдена – новый и кардинально непохожий на прототип интерфейс USB Type C.

Type-C или просто USB-C – это компактный разъем USB третьего поколения (8,4 x 2,6 мм, 24 контакта), который предназначен для тех же задач, что и его предшественники. В отличие от всех прочих интерфейсов этого типа, он симметричный или двусторонний, то есть поддерживает подключения кабеля и верхней, и нижней сторонами, как разъемы Lightning на устройствах Apple.

Отсутствие нужды ориентировать кабель в нужном положении уменьшает риск поломки гнезда, продлевает срок его службы и упрощает жизнь людям с ослабленным зрением и нарушенной координацией движений, которые в силу этих причин не могут пользоваться устройствами с разъемами microUSB-B.

Спецификация Type-C соответствует USB 3.1 и обеспечивает полную совместимость с ранними версиями этого интерфейса, как того требует стандарт. Поэтому мобильные гаджеты, оснащенные такими гнездами, не всегда поддерживают скорости третьего поколения: новомодный разъем вполне способен уживаться с USB-контроллером версии 2.0.

Основные отличия Micro и Mini USB

Перечисленные виды ЮСБ разъемов имеют как общие сходства, так и различия. Связано это в основном с линейными размерами.

Размеры устройства. Инженеры считают данную деталь важной, поэтому микро ЮСБ используется практически во всех мобильных устройствах. Micro занимает меньше места в устройстве, поэтому разработчики останавливают выбор на нем. Mini же имеет расширенную форму. Некоторые аналитики предрекают скорую гибель Mini ЮСБ, они говорят о том, что скоро он просто перестанет существовать. Micro тип выходит на лидирующие позиции.
Micro USB создан из прочных материалов на основе Mini. Поэтому Микро считается улучшенной версией предыдущего поколения. Они реже ломаются.

Сегодня Микро тип используется в большинстве выпускаемых мобильных устройств. Использование Mini постепенно сокращается.

Немного о USB-кабелях

Различия между кабелями USB не только в конфигурации разъемов, но и в количестве жил. Самый распространённый тип кабеля – четырехжильный USB 2.0, предназначен для передачи данных и питания периферийного оборудования. В нем каждая из линий связана с парой идентичных контактов на противоположных штепселях. Данные по такому кабелю передаются по очереди – или в одну, или в другую сторону.

Существуют USB-кабели только для зарядки. В них всего 2 жилы – плюс и земля, а контакты информационных линий просто соединены между собой. Они обычно тоньше 4-жильных. В магазинах их, как правило, не продают, но включают в комплекты поставки разных девайсов с поддержкой питания 5 V (например, электрических зубных щеток).

Кабели USB третьего поколения обычно окрашены в синий цвет (хотя не всегда) и более толстые. Ведь помимо стандартных четырех жил, в них включено столько же дополнительных. За счет добавочных линий поддерживается одновременная передача данных в оба направления.

Для подключения к смартфонам и планшетам периферийного оборудования (клавиатур, флешек, мышей и т. д.) разработан еще один тип кабелей – OTG. В кабеле OTG-2.0 всего 4 жилы и 5 контактов. На стороне хоста дополнительный – пятый контакт (ID) соединяется с землей – так устройства определяют, какое из них выступает в роли хоста. В OTG-3, соответственно, на 4 линии данных больше.

Кабели USB Type-C с противоположной стороны чаще имеют штепсель другого вида, например, USB-A, HDMI, DP и т. д. Конфигурация второго разъема, количество жил и связь с определенными выводами, поддержка силы тока разных уровней определяют их назначение и функциональность.

Выбор кабеля влияет на скорость зарядки и обмена информацией между устройствами. Некачественный или неправильно подобранный, он может быть «бутылочным горлом» подключения. Так, если соединить телефон и компьютер через порты USB-3.0 – USB-C кабелем USB-2.0, связь будет медленнее в разы, чем если бы использовался соединитель версии 3.

Питание через USB-разъем

Изначально стандарт USB был «заточен» на питание и зарядку маломощных девайсов с током потребления до 0,5 A при напряжении 5 V. Однако с появлением смартфонов и планшетов с батареями повышенной емкости этот предел стал бы непреодолимым барьером к массовому выпуску их на рынок. Ведь заряжать такие устройства малыми токами можно сутки напролет, а кому это понравится.

Так появилось еще несколько спецификаций, в том числе Quick Charge (быстрая зарядка) – технология передачи энергии, которая превышает штатные возможности USB, посредством USB-интерфейса.

Сегодня актуальны следующие версии этого стандарта:

Quick Charge 2.0. Она предусматривает ступенчатое повышение выходного напряжения от 5 V до 9 V, 12 V и 20 V.
Quick Charge 3.0. Также поддерживает повышение напряжения до 20 V, но с интервалом 0,2 V.
Quick Charge 4.0 и 4+. Базируется на еще одной технологии электропитания – Power Delivery, и обеспечивает быструю зарядку аккумуляторов через разъемы USB-C.

Возможность пополнять запасы энергии от зарядных устройств с поддержкой Quick Charge имеют только те гаджеты, где она реализована на аппаратном уровне. Технология QC, как и USB, полностью поддерживает обратную совместимость.

Power Delivery – стандарт питания энергоемких устройств с поддержкой мощности до 100 W посредством обычного кабеля и разъемов USB версии 2.0 или 3.0-3.2. Источником энергии в такой системе может быть не только зарядник или power bank, но и девайс, выступающий в роли хоста. А хостом может назначаться любой гаджет с аккумулятором, например, смартфон, подключенный к другому смартфону.

Передача тока в системах Power Delivery идет в обоих направлениях, поэтому хост и периферия в процессе зарядки могут меняться местами. Кроме того, стандартом предусмотрена возможность изменения уровней токов и напряжений по пяти профилям:

менее 5 V и 2 А;
5-12 V и 1.5 А;
5-12 V и 3 А;
12-20 V и 3 А;
12-20 V и 4.75-5 А.

Power Delivery уже сейчас позволяет питать через разъемы USB такие мощные устройства, как ноутбуки и моноблоки. Дальнейшее развитее технологии, надо ожидать, перешагнет 100-ваттный порог и найдет применение в умных TV, бытовой технике, осветительных приборах и везде, где только можно. Словом, у USB большое будущее, и нам предстоит сосуществовать с ним еще много-много лет.

Особенности и преимущества

Раньше внешние сторонние устройства общались с ПК посредством таких средств коммутации, как PS/2, последовательный и параллельный вход-порт, отдельный разъем для подсоединения игровых манипуляторов, и что такое USB, никто даже не слышал. При разработке новых гаджетов появилась острая необходимость унифицировать коммутационные возможности. Презентация нового стандарта привела к расширению функциональности компьютера и стимулировала разработку сторонних продуктов с шиной USB.

Простота и удобство в использовании стали синонимами USB-технологии. Она позволила взаимодействие со спецификацией «Plug and Play», которая предполагала надежную, быструю и дружественную коммутацию внешних источников.

Недостатки интерфейса USB

Разъемы mini USB и micro USB из-за конструктивных особенностей часто выходят из строя раньше своего эксплуатационного срока службы. Это обусловлено тем, что такие разъемы обычно находятся в гаджетах, которые очень часто приходится подсоединять к компьютеру или заряжать (телефоны, смартфоны, КПК, МР3-плееры). При этом стоит отметить, что технология USB позволяет не только обмениваться данными, но и дает возможность заряжать устройства через свое соединение.

Заявленная пропускная способность у спецификации 2.0 в 480 Мбит/с не соответствует действительности. Это происходит потому, что данные передаются в обе стороны по одной витой паре кабеля. Для достижения максимальной скорости требуется 2 такта при обмене информацией, что, кстати, реализовано в USB 3.0.

Альтернативы USB

Переходник кабеля FireWire. Порты USB это альтернатива последовательным и параллельным портам, доступным на старых компьютерах. Порты USB поддерживают намного более быструю (часто 100-кратную или более) передачу данных, чем последовательную или параллельную.

Для компьютерных сетей вместо USB иногда используются порты Ethernet. Для некоторых типов компьютерных периферийных устройств порты FIreWire также иногда доступны. И Ethernet, и FireWire могут предложить более высокую производительность, чем USB, хотя эти интерфейсы не обеспечивают питание по проводам.

Читайте также: