Распиновка usb разъема для зарядки iphone

Обновлено: 06.07.2024

Большинство современных мобильных телефонов, смартфонов, планшетов и других носимых гаджетов, поддерживает зарядку через гнездо USB mini-USB или micro-USB. Правда до единого стандарта пока далеко и каждая фирма старается сделать распиновку по-своему. Наверное чтоб покупали зарядное именно у неё. Хорошо хоть сам ЮСБ штекер и гнездо сделали стандартным, а также напряжение питания 5 вольт. Так что имея любое зарядное-адаптер, можно теоретически зарядить любой смартфон. Как? Изучайте варианты распиновки USB и читайте далее.

Распиновка USB разъемов для Nokia, Philips, LG, Samsung, HTC

Бренды Nokia, Philips, LG, Samsung, HTC и многие другие телефоны распознают зарядное устройство только если контакты Data+ и Data- (2-й и 3-й) будут закорочены. Закоротить их можно в гнезде USB_AF зарядного устройства и спокойно заряжать свой телефон через стандартный дата-кабель.

Распиновка USB разъемов на штекере

Если зарядное устройство уже обладает выходным шнуром (вместо выходного гнезда), и вам нужно припаять к нему штекер mini-USB или micro-USB, то не нужно соединить 2 и 3 контакты в самом mini/micro USB. При этом плюс паяете на 1 контакт, а минус — на 5-й (последний).

Распиновка USB разъемов для Iphone

У Айфонов контакты Data+ (2) и Data- (3) должны соединяться с контактом GND (4) через резисторы 50 кОм, а с контактом +5V через резисторы 75 кОм.

Распиновка зарядного разъема Samsung Galaxy

Для заряда Самсунг Галакси в штекере USB micro-BM должен быть установлен резистор 200 кОм между 4 и 5 контактами и перемычка между 2 и 3 контактами.

Распиновка USB разъемов для навигатора Garmin

Для питания или заряда навигатора Garmin требуется особый дата-кабель. Просто для питания навигатора через кабель нужно в штекере mini-USB закоротить 4 и 5 контакты. Для подзаряда нужно соединить 4 и 5 контакты через резистор 18 кОм.

Схемы цоколёвки для зарядки планшетов

Полезное: Распиновка и маркировка советских радиодеталей

Распиновка зарядного гнезда планшета Samsung Galaxy Tab

Для правильного заряда планшета Samsung Galaxy Tab рекомендуют другую схему: два резистора: 33 кОм между +5 и перемычкой D-D+; 10 кОм между GND и перемычкой D-D+.

Распиновка разъёмов зарядных портов

Вот несколько схем напряжений на контактах USB с указанием номинала резисторов, позволяющих эти напряжения получить. Там, где указано сопротивление 200 Ом нужно ставить перемычку, сопротивление которой не должно превышать это значение.

Классификация портов Charger

SDP (Standard Downstream Ports) – обмен данными и зарядка, допускает ток до 0,5 A.
CDP (Charging Downstream Ports) – обмен данными и зарядка, допускает ток до 1,5 A; аппаратное опознавание типа порта (enumeration) производится до подключения гаджетом линий данных (D- и D+) к своему USB-приемопередатчику.
DCP (Dedicated Charging Ports) – только зарядка, допускает ток до 1,5 A.
ACA (Accessory Charger Adapter) – декларируется работа PD-OTG в режиме Host (с подключением к PD периферии – USB-Hub, мышка, клавиатура, HDD и с возможностью дополнительного питания), для некоторых устройств – с возможностью зарядки PD во время OTG-сессии.

Как переделать штекер своими руками

НАЖМИТЕ ТУТ И ОТКРОЙТЕ КОММЕНТАРИИ

Повторюсь, подробную информацию можно почерпнуть в статье Типы зарядных портов. Здесь же приведу сводную схему напряжений на контактах USB с указанием номинала резисторов, позволяющих те или иные напряжения получить. Там, где указано сопротивление 200 Ом нужно ставить перемычку, сопротивление которой не должно превышать те самые 200 Ом.

Это моя маленькая статья с описанием (почти) всего, что я знаю об интерфейсе Apple Lightning и связанных с ним технологиях: Tristar, Hydra, HiFive, SDQ, IDBUS и др. Но сначала маленькое предупреждение…

Читайте эту статью на свой страх и риск! Информация основана на большом количестве внутренних материалов AppleInternal (утечка данных, схем, исходных кодов), которые я прочёл по диагонали. И, конечно, на моих собственных исследованиях. Должен предупредить, что я никогда раньше не проводил подобных исследований. Таким образом, эта статья может использовать неправильные или просто странные термины и оказаться частично или полностью неправильной!

Прежде чем углубиться, давайте кратко разберёмся в терминах:

Lightning — это цифровой интерфейс, используемый в большинстве устройств Apple iOS с конца 2012 года. Он заменил старый 30-контактный разъём.

На картинке выше гнездо разъёма, а на картинке ниже его распиновка:

Пожалуйста, обратите внимание, что в разъёме контакты с обеих сторон коннектора не соединены в одном и том же порядке. Таким образом, хост-устройство должно определить ориентацию кабеля, прежде чем что-то делать.

Хотя это не всегда так. У многих аксессуаров Lightning, которые мне попадались, в разъёмах зеркальная распиновка.

Tristar — это интегральная схема, встроенная в каждое устройство с гнездом разъёма Lightning. По сути, это мультиплексор:

Кроме всего прочего, его основная цель состоит в том, чтобы соединяться со штекерным разъёмом Lightning, как только он подключён — определять ориентацию, Accessory ID и надлежащим образом маршрутизировать внутренние интерфейсы, такие как USB, UART и SWD.

Hydra — это новый вариант Tristar, используемый начиная с iPhone 8/X. Видимо, наиболее существенным изменением является поддержка беспроводной зарядки, но это ещё предстоит проверить:

Мне известны пять основных вариантов Tristar/Hydra:

TI THS7383 — Tristar первого поколения в iPad mini 1 и iPad 4
NXP CBTL1608A1 — Tristar первого поколения в iPhone 5 и iPod touch 5
NXP CBTL1609A1 — таинственный Tristar первого поколения в iPod nano 7 — источник
NXP CBTL1610Ax — TriStar второго поколения, используется начиная с iPhone 5C/5S и, по-видимому, во всём остальном, что не поддерживает беспроводную зарядку. Существует несколько поколений (x — номер поколения)
NXP CBTL1612Ax — Hydra используется с iPhone 8/X и, видимо, во всём остальном, что поддерживает беспроводную зарядку. Существует несколько поколений (x — номер поколения)

HiFive — это дочерний интерфейс Lightning, то есть штекерный разъём. Он также содержит логический элемент — этот чип известен как SN2025/BQ2025.

Эти два термина часто считают своего рода синонимами. Для удобства я буду использовать только термин IDBUS, так как он кажется мне более правильным (и именно так технология называется в спецификации THS7383).

Итак, IDBUS — это цифровой протокол, используемый для коммуникации между Tristar и HiFive. Очень похож на протокол Onewire.

Давайте прослушаем коммуникации Tristar и HiFive. Возьмите логический анализатор, переходную плату Lightning с соединением для гнезда и штекерного разъёма, какой-нибудь аксессуар (обычный кабель Lightning-to-USB отлично подойдёт) и, конечно, какое-нибудь устройство с портом Lightning.

Сначала подключите каналы логического анализатора к обеим линиям ID переходной платы (контакты 4 и 8) и подключите плату к устройству, но пока не подключайте аксессуар:

Сразу после этого начните выборку (подойдёт любая частота от 2 МГц и выше). Вы увидите что-то вроде этого:

Как видете, Tristar опрашивает каждую линию ID по очереди — одну за другой. Но поскольку мы не подключили никакого аксессуара, опрос явно провалился. В какой-то момент устройство устанет от этого бесконечного потока отказов и остановит его. А пока давайте разберёмся, что именно происходит во время опроса:

Сначала мы видим длинный интервал (около 1,1 миллисекунды), когда просто уровень высокий, но больше ничего не происходит:

Видимо, это время используется для зарядки внутреннего конденсатора HiFive — энергия от него будет затем использоваться для питания внутренних логических чипов.

Гораздо интереснее то, что происходит потом:

Очевидно, это поток каких-то данных. Но как его интерпретировать? Как расшифровать? Давайте виртуально разделим его на минимальные значимые части — то, что я называю словами:

По сути слово — это сочетание падения-подъёма-падения:

Содержательный этап — интервал, который определяет значение слова
Этап восстановления — интервал, который, видимо, требуется для обработки содержательной стадии на стороне получателя и/или для подготовки следующего слова на стадии отправки

Содержание			Восстановление
Слово	Min	Typ	Max	Min	Typ
BREAK	12	14	16	2.5	4.5
WAKE	22	24	27	1100?
ZERO	6	7	8	3
ONE	1	1.7	2.5	8.5
ZERO и STOP*	6	7	8	16
ONE и STOP*	1	1.7	2.5	21

* STOP используется, когда это последний бит в байте

Используя приведённую выше таблицу теперь мы можем построить простой декодер протокола:

Теперь давайте рассмотрим этап данных на примере выше — 0x74 0x00 0x02 0x1f :

0x74 — тип запроса/ответа. Всегда чётный для запроса и нечётный для ответа (тип запроса +1)
0x00 0x02 — фактические данные. Может быть пустым
0x1f — это CRC8 как байта типа запроса, так и всех данных (полином — 0x31, начальное значение — 0xff)

И вот что появляется на IDBUS после запроса 0x74:

HiFive ответил! И если вы прокрутите дальше, то увидите много других пар запрос/ответ:

Некоторые запросы не нуждаются в ответе:

Самый важный запрос IDBUS — это 0x74, он используется для двух целей: чтобы приказать HiFive включить полное напряжение и силу тока (в случае, если оно поддерживается аксессуаром), спросить его о конфигурации контактов, которые поддерживаются кабелем, и некоторых других метаданных.

О том, как кодируются данные ответа 0x75, известно не так уж много. Но некоторые биты доступны в старой спецификации Tristar:

Первый байт данных ответа 0x75

ACCx[1:0]	ACC1	ACC2	HOST_RESET
00	Hi-Z (IDBUS)	Hi-Z	Hi-Z
01	UART1_RX	UART1_TX	Hi-Z
10	JTAG_DIO	JTAG_CLK	Hi-Z
11	Hi-Z	Hi-Z	HIGH

ACCx[1:0]	ACC1	ACC2	HOST_RESET
00	Hi-Z	Hi-Z (IDBUS)	Hi-Z
01	UART1_RX	UART1_TX	Hi-Z
10	JTAG_DIO	JTAG_CLK	Hi-Z
11	Hi-Z	Hi-Z	HIGH

Dx[1:0]	DP1	DN1	DP2	DN2
00	Hi-Z	Hi-Z	Hi-Z	Hi-Z
01	USB0_DP	USB0_DN	Hi-Z	Hi-Z
10	USB0_DP	USB0_DN	UART1_TX	UART1_RX
11	Hi-Z	Hi-Z	Hi-Z	Hi-Z

Dx[1:0]	DP1	DN1	DP2	DN2
00	Hi-Z	Hi-Z	Hi-Z	Hi-Z
01	Hi-Z	Hi-Z	USB0_DP	USB0_DN
10	USB0_DP	USB0_DN	UART1_TX	UART1_RX
11	Hi-Z	Hi-Z	Hi-Z	Hi-Z

Используя эти таблицы, давайте расшифруем ID нашего кабеля ( 10 0C 00 00 00 00 ) с учётом того, что линия ID найдена на контакте ID0:

Первый байт ответа 0x75 кабеля

7	6	5	4	3	2	1	0
ACCx		Dx		DATA[43:40]
0	0	0	1	0	0	0	0

Таким образом, ACCx — это 00, Это означает, что пин ID0 просто привязан к IDBUS, а Dx = 01 означает, что пины DP1/DN1 настроены как USB0_DP/USB0_DN. Именно то, что мы ожидали от стандартного USB-кабеля.

А теперь давайте перехватим что-нибудь поинтереснее:

Аксессуар	ID (HOSTID = 1)
DCSD	20 00 00 00 00 00
KongSWD (без работающего Astris)	20 02 00 00 00 00
KongSWD (с работающим Astris)	A0 00 00 00 00 00
KanziSWD (без работающего Astris)	20 0E 00 00 00 00
KanziSWD (с работающим Astris)	A0 0C 00 00 00 00
Haywire (HDMI)	0B F0 00 00 00 00
Зарядка UART	20 00 10 00 00 00
Lightning на 3,5 мм/EarPods с Lightning	04 F1 00 00 00 00

Вот полный (?) список запросов IDBUS от @spbdimka:

Совет №1: вы можете легко получить свойства аксессуара, включая его идентификатор, используя accctl:

Это внутренняя утилита Apple, поставляемая со сборками NonUI/InternalUI. Но вы можете легко запустить её на любом устройстве после джейлбрейка.

Совет №2: вы можете легко получить конфигурацию контактов кабеля с помощью diags:

Обратите внимание, что эта команда доступна только на iOS 7+.

Совет №3: вы можете легко отслеживать запросы/ответы 0x74/0x75, генерируемые SWD-пробами, установив debug env var, равное 3:

Затем на виртуальном COM от кабеля вы увидите что-то вроде этого:

В одной из таблиц выше можно увидеть упоминание некоего HOSTID. Это 16-битное значение, передаваемое в запросе 0x74. Похоже, что оно также влияет на ответ HiFive. По крайней мере, если установить для него недопустимое значение (да, это возможно с diags), HiFive перестаёт с ним работать:

Впрочем, в прошивке KongSWD/KanziSWD есть переменная окружения disableIdCheck, которую вы можете настроить так, чтобы игнорировать недопустимый HOSTID.

Важное примечание: У Kong и Kanzi нет HiFive в качестве выделенного непрограммируемого чипа. Эти аксессуары эмулируют его с помощью микроконтроллера и/или блока FPGA, что позволяет его легко обновлять/перепрограммировать.

В таблице Accessory ID выше можно заметить, что Kong и Kanzi посылают разные ответы в зависимости от того, запускается или нет Astris, это программное обеспечение AppleInternal, предназначенное для отладки с помощью SWD-проб (или зондов). Если вы расшифруете эти ответы с помощью приведённых выше таблиц, то обнаружите, что когда Astris не запускается, зонд будет действовать точно так же, как DCSD — USB на линиях D1 и debug UART на линиях D2. Но когда отладочное программное обеспечение работает, линии ACCID переключаются на SWD.

Но что, если мы хотим запустить Astris после того, как зонд уже подключён к устройству? Что будет делать кабель? Как он будет переключаться между линиями ACC на SWD? Вот тут-то WAKE и вступает в игру! HiFive (или устройство, которое его эмулирует) может инициировать WAKE — и процесс перечисления IDBUS начнётся снова: Tristar отправит запрос 0x74, Kong/Kanzi ответит новым идентификатором, Tristar подтвердит его и направит линии ACC на внутренние линии SWD (SoC должен это поддерживать на физическом уровне, конечно).

Последнее, что я собираюсь рассмотреть — рукопожатия питания (power handshakes). Это алгоритм, основанный на запросах/ответах IDBUS, которые драйверы ядра Tristar используют перед тем, как разрешить зарядку от аксессуара.

Когда кабель Lightning просто где-то лежит, подключённый к зарядному устройству/компьютеру, но не подключённый к устройству, HiFive ограничивает ток на PWR действительно небольшим значением (около 10-15 мА по моим измерениям). Чтобы включить полный ток, запрос 0x74 должен быть выдан Tristar и обработан HiFive. Для SecureROM/iBoot этого достаточно, но при загрузке ядра необходимо сделать дополнительные шаги:

TriStar выдаёт два запроса 0x70
Как только второй запрос обработан HiFive и отправлен ответ, он вообще отключает ток примерно на 20 миллисекунд
По истечении этого времени Tristar выдаёт ещё один запрос 0x70, но с содержанием 0x80 в данных. HiFive обрабатывает его и отвечает
На этом этапе драйвер ядра, ответственный за Tristar, должен разрешить зарядку

Ещё одна особенность Tristar, о которой я хотел бы рассказать, — ESN. Это маленький блоб, который Tristar хранит в своём EEPROM (на CBTL1610A2 и более поздних версиях). Его можно получить по IDBUS с помощью кабеля Serial Number Reader (или Kanzi, они в основном одинаковые, за исключением разных USB-PID и немного отличающихся корпусов)

Что происходит на IDBUS при получении ESN, задокументировал @spbdimka:

Процедура «прошивки» ESN на Tristar называется подготовка (provisioning). Она происходит с диагностикой на стороне устройства, через EzLink на принимающей стороне в три этапа.

Вы можете проверить состояние с помощью diags:

… а также получить ESN:

Кстати, у diags вообще богатый набор команд Tristar (доступен, начиная с iOS 7):

Tristar доступен на шине I2C (адрес 0x34 для записи, 0x35 для чтения). Именно так diag и драйверы ядра с ним взаимодействуют.

О реестрах публично известно не так уж много. Много информации о самой карте регистра можно получить из утёкшего исходного кода iBoot (только для THS7383 — кажется, обратно совместимого с CBTL1608 — и CBTL1610), но не так много о том, что нужно туда записать, чтобы добиться каких-то интересных результатов.

Ещё одним источником знаний является модуль Tristar из diags (легко извлекаемый через SWD во время его работы). Например, мне удалось отреверсить алгоритмы чтения состояния подготовки и ESN. Затем я реализовал это как дополнение к моей нагрузке для iBoot под названием Lina:

Я также попытался изменить алгоритм записи ESN, но потерпел неудачу — механизм слишком сложный для меня. Однако фрагменты кода от Lina доступны здесь.

Сам Tristar питается от источника 1,8 В. Линии для IDBUS устойчивы к 3,0 В, согласно моему осциллографу:

Таким образом, без схемы сдвига уровня лучше не пытаться взаимодействовать с IDBUS с помощью устройств, устойчивых к 5 В, как некоторые модели Arduino.

Обычно, поврежденные кабели с треснутой изоляцией, сломанными разъемами или просто не работающие, я выкидывают, но тут на глаза попался интересный — "ремкомплект" для кабелей Lightning, который позволяет полностью заменить данный разъем. Я решил проверить работает ли данная затея.

Как Вы знаете, Apple всегда идет своим путем и, в 2012 году, внедрила в кабели специальные чипы с целью усложнить жизнь пользователям и заодно срубить дополнительных денег с производителей для получения ими лицензий MFI (Made For iPhone/iPod/iPad). Крупняки, типа UGREEN, ORICO, ANKER итд, вроде как получили данные сертификаты, но подавляющее большинство «дешман»-кабелей с Aliexpress ее не имеют, но и стоят дешевле. Срок жизни у них не долог (хотя, встречаются исключения), бывает что, либо переламываются тонкие жилы, либо ломаются разъемы, а бывает вроде бы все цело, но просто не работает.

Вот и решил я, чисто из спортивного интереса, заказать платку с четырьмя разъемами и корпусами. Цена смешная, за разъем выходит около 26 руб. (0.4$). Упаковка простой пакетик. Внутри 4 комплекта разъемов: платы на одной подложке, корпуса и резиновые защитные трубки.

Трубочки и корпуса:

На плате есть маркировка, контакты залужены, на пластиковых частях есть проточки для фиксации корпусов разъемов:

Разъемы разделяются без усилий:

Ну а теперь к ремонту. Кабель с неисправным разъемом:

Выход из строя классический — сначала кабель стал заряжать технику через раз, дальше хуже — работал только, если прижимать разъем вбок. Не помогла даже металлическая трубка на корпусе разъема. В итоге совсем перестал работать, а разъем, в итоге, был выломан:

Срезав резиновую оплетку становится ясно в чем проблема, просто отвалился чип, «впаявшийся» в нее:

Сам кабель достаточно добротный: оплетка, толстая изоляция, неплохие жилы и пайка:

Отмечу важный момент, толщина кабеля на который устанавливается новый разъем, должна быть не более 3мм (т.е. похож на классический родной айфоновский), иначе резиновая трубка разъема просто не сможет выйти с обратной стороны корпуса и застрянет, т.е. сделать вот так, закрыв трубкой и оплетку и изоляцию на данном кабеле не получается. Пришлось брать новую резиновую трубку, т.к. первая растянулась и уже не вылезала из корпуса разъема:

Лучше сразу делать, чтобы трубка и корпус разъема на кабеле находились в таком виде:

Если нет опыта пайки и паяльника с тонким жалом, лучше за эту тему не браться, разъем достаточно мелкий и контактные площадки близко. В итоге получилось так:

Оплетку можно было совсем снять, смысла от нее никакого :)

Корпус с некоторым усилием заходит на разъем и защелкивается на нем:

Проверка работы — зарядка идет (как дата-кабель, также, работает):

В общем, данная забава для меня была просто интересным опытом «заработает или нет», экономическая целесообразность туманна, учитывая, что на распродажах можно часто поймать качественные кабели за цену меньше доллара. Использовать данные платки, вероятно, полезно, либо если надо починить кабель нестандартной длины (длинные или, наоборот, короткие) или, в каких-то, самодельных зарядных станциях. Продаются тут

Большинство современных гаджетов (мобильных телефонов, смартфонов, плееров, электрокниг, планшетов и пр.) поддерживает зарядку через гнездо USB mini/micro. Тут может быть несколько вариантов подключения:

— Устройство можно зарядить от ПК через стандартный дата-кабель. Обычно это шнур USB_AM—USB_BM_mini/micro. Если для заряда устройства требуется ток более 0,5 А (это максимум, на который способен USB 2.0), то время заряда может оказаться мучительно долгим, вплоть до бесконечности. Порт USB 3.0 (голубенький такой) выдаёт уже 0,9 А, но и этого кому-то может показаться мало.

— Через тот же дата-кабель ваше устройство можно зарядить от родного зарядного устройства (сетевого или автомобильного), оборудованного 4-контактным гнездом USB-AF, как на компе. Конечно же, это уже не настоящий USB-порт. Гнездо зарядного устройства лишь выдаёт примерно 5 В между 1 и 4 контактами 4-контактного гнезда (плюс на контакте №1, минус на контакте №4). Ну, ещё между разными контактами гнезда могут быть установлены всяческие перемычки и резисторы. Зачем? Об этом колдовстве будет рассказано ниже.

— Гаджет можно подключить к постороннему или самодельному зарядному устройству, дающему 5 вольт. И вот тут начинается самое интересное…

При попытке заряда от чужого зарядного устройства с выходом USB ваш гаджет может отказаться заряжаться под тем предлогом, что зарядное устройство ему якобы не подходит. Разгадка в том, что многие телефоны/смартфоны «смотрят» каким образом расключены провода Data+ и Data-, и если гаджету что-то не понравится, это ЗУ будет отвергнуто.

Nokia, Philips, LG, Samsung, HTC и многие другие телефоны признают зарядное устройство только если контакты Data+ и Data- (2-й и 3-й) будут закорочены. Закоротить их можно в гнезде USB_AF зарядного устройства и спокойно заряжать свой телефон через стандартный дата-кабель.

Распиновка USB разъёма для правильной зарядки гаджетов Nokia, Philips, LG, Samsung, HTC

Если же зарядное устройство уже обладает выходным шнуром (вместо выходного гнезда), и вам нужно припаять к нему штекер mini/micro USB, то не забудьте соединить 2 и 3 контакты в самом mini/micro USB. При этом плюс паяете на 1 контакт, а минус — на 5-й (последний).

Распиновка USB разъёма для правильной зарядки гаджетов Nokia, Philips, LG, Samsung, HTC

У Айфонов вообще какие-то оккультные требования к коммутации гнезда зарядного устройства: контакты Data+(2) и Data- (3) должны соединяться с контактом GND (4) через резисторы 49,9 kΩ, а с контактом +5V через резисторы 75 kΩ.

Распиновка USB разъёма для правильной зарядки гаджетов iPhone

Motorola «требует» резистор 200 кОм межну 4 и 5 контактами штекера USB micro-BM. Без резистора аппарат заряжается не до полной победы.

Распиновка USB разъёма для правильной зарядки гаджетов Motorola

Для заряда Samsung Galaxy в штекере USB micro-BM должен быть установлен резистор 200 кОм между 4 и 5 контактами и перемычка между 2 и 3 контактами.

Распиновка USB разъёма для правильной зарядки гаджетов ( Samsung Galaxy )

Для более полного и «гуманного» заряда планшета Samsung Galaxy Tab рекомендуют другую схему: два резистора: 33 кОм между +5 и перемычкой D-D+; 10 кОм между GND и перемычкой D-D+.

Распиновка USB разъёма для правильной зарядки гаджетов планшета Samsung Galaxy Tab

Читайте также: