Что вам нужно знать о USB-разъемах и USB-кабелях. Часть 2

Стандартные версии USB для связи

В продолжении статьи Что вам нужно знать о USB-разъемах и USB-кабелях, стандарт связи USB определяет скорость передачи данных, протоколы рукопожатия и характеристики источника питания между используемыми устройствами. За прошедшие годы стандарт был значительно усовершенствован: скорость передачи данных варьируется от USB 1.0 со скоростью 1,5 Мбит/с до USB 3.2 со скоростью до 20 Гбит/с, а теперь и USB4 со скоростью до 40 Гбит/с. Каждая последующая версия обеспечивает новый уровень аппаратного обеспечения для подключения.

Общеизвестно, что стандарты связи USB сбивают с толку частыми изменениями имен, имеющими обратную силу, но в настоящее время USB 3.2 является наиболее доступным стандартом USB, который совместим как с разъемами типа A, так и с разъемами типа C, хотя он может варьироваться от 5 Гбит/с до 20 Гбит/с. Стандарт 20 Гбит/с также может быть известен как “SuperSpeed USB 20 Гбит/с” или “USB 3.2 Gen 2×2”, где стандарт 10 Гбит/с также может быть известен как “SuperSpeed USB 10 Гбит/с” или “USB 3.2 Gen 2”. Наконец, стандарт 5 Гбит/с в настоящее время известен как “SuperSpeed USB 5 Гбит/с” или “USB 3.2 Gen 1”. Однако использование старых соглашений об именовании можно найти в Интернете, и, возможно, проще всего вручную проверить рейтинги скорости для устройства или разъема и используйте это в качестве базовой линии. Ознакомьтесь с нашим сообщением в блоге, История стандартов USB от 1.0 до USB4, для получения дополнительной информации.

 

 

Однако, как и в случае со многими установками, в одной и той же системе часто используются разные версии. Если устройства, использующие более новую версию USB, и более старая версия обмениваются данными, они по умолчанию будут использовать более старую версию и скорость. Это функция программного обеспечения, но совместимость со стандартом также связана с аппаратным обеспечением.

Все разъемы Type C совместимы с USB 3.2, хотя некоторые разъемы Type C по-прежнему соответствуют более ранним стандартам. Тип A и B зависит от типа кабеля, при этом разные цвета разъема обычно обозначают разные версии для быстрого ознакомления. Часто возникает путаница при рассмотрении взаимосвязи между стандартом физического разъема и стандартами связи. Более подробно это обсуждается в нашем блоге, USB Type C и USB 3.2 – Разъяснение подключения.

В оригинальном стандарте требовался хост. Разъем типа A обычно обозначал хост-устройство, а разъем типа B обычно подключался к периферийному устройству. При использовании USB OTG (On The GO) в этом нет необходимости. USB OTG – это спецификация, которая позволяет USB-устройству (такому как смартфон) выступать в качестве хоста, позволяя подключать другие USB-устройства. В принципе, это позволяет USB-устройству считывать данные с других устройств, не требуя компьютера.

 

Стандарты подачи питания через USB

Стандарт USB начинался как протокол интерфейса передачи данных для упрощения взаимодействия между устройствами, и он обеспечивал некоторую мощность. С тех пор он превратился из интерфейса передачи данных, обеспечивающего ограниченное питание, в мощный канал питания, включающий интерфейс передачи данных. Многие устройства теперь могут заряжать или получать питание через соединение.

Были предприняты согласованные усилия для стандартизации передачи питания и расширения набора функций в виде стандарта USB Power Delivery (USB PD). Используя тип C, USB PD может обеспечивать переменное напряжение до 20 В и максимальный ток до 5 А, с общим пределом передачи мощности до 100 Вт. С тех пор стандарт USB PD 3.1, выпущенный в 2021 году, расширил возможности передачи энергии до 240 Вт. Кроме того, направление питания больше не является фиксированным, поскольку питание подает либо хост, либо периферийное устройство. Управление питанием также может быть оптимизировано для нескольких периферийных устройств.

Для достижения этих более высоких оценок USB PD требует рукопожатия цифрового устройства. Если необходимые микросхемы недоступны и рукопожатие не происходит, система вернется к стандарту 5 В/1 А. Это не зависит от версии и типа USB, но требует, чтобы тип поддерживал стандарты USB PD. Например, кабель типа A – Type C, поддерживающий версии 2.0 и новее, может использовать PD.

 

 

PD также может работать с устройствами, которые не передают данные, используя USB исключительно для питания. Для согласования мощности требуются отдельные линии связи, и поэтому он немного сложнее в проектировании и изготовлении, чем многие форматы, отличные от USB. Эта сложность может быть перевешена тем фактом, что PD создает стандарт зарядки для большого количества устройств, упрощая и объединяя зарядные устройства. Это может уменьшить электронные отходы и неудобства, связанные с необходимостью нескольких кабелей для разных устройств. Чтобы узнать больше, прочитайте наше сообщение в блоге “Введение в разъемы USB Type C только для питания”.

 

Приложения USB продолжают расширяться

Благодаря небольшому форм-фактору, простоте дизайна и использования, высокой скорости передачи данных, а также увеличенной передаче мощности USB-разъемы могут использоваться в очень широком и постоянно растущем списке приложений. Краткий список этих применений включает:

• Настольные компьютеры и ноутбуки
• Жесткие диски
• Принтеры
• Сканеры
• Джойстики и контроллеры
• Видеокамеры
• Мобильные телефоны, смарт-телевизоры
• Игровые консоли

 

Поскольку передача данных не является обязательным требованием, USB-разъемы также можно использовать исключительно для питания таких устройств, как перезаряжаемые фонарики, зарядные устройства и многие другие портативные потребительские устройства.

Потенциальные области применения USB продолжают расти

 

Надежность и скорость новейшего стандарта USB также открывает новые возможности для применения. Теперь он обладает пропускной способностью, надежностью и возможностью подачи питания для использования в промышленных приложениях, таких как сбор и мониторинг данных, машинное зрение и управление технологическими процессами. В принципе, любое приложение, потребляющее мощность 240 Вт или меньше, может быть кандидатом на питание от USB.

 

Краткие сведения

USB – это невероятно гибкий стандарт, который приближается к почти повсеместному внедрению в областях, где требуется передача данных наряду с питанием. USB-разъемы и кабельные сборки сочетают в себе простоту использования с продуманными техническими характеристиками, что позволяет разработчику продукта или системы снизить потребности в прокладке кабелей и беспорядок, уменьшить занимаемую площадь, обеспечить обратную совместимость и сократить общие расходы. Будь то проектирование будущего или взаимодействие с устаревшими продуктами, понимание возможностей USB поможет дизайнерам создавать продукты, которые могут использоваться практически любым человеком на планете.

 

Начало:

• Что вам нужно знать о USB-разъемах и USB-кабелях