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.

Разъемы типа Micro USB встроены во множество современных устройств, однако встречаются и гнезда другого типа - Mini USB, которые требуют отдельного специального кабеля. У многих возникает логичный вопрос: почему бы не заменить гнездо Mini USB на Micro USB.
Легко ли перепаять USB гнездо самостоятельно без паяльной станции, и какие трудности могут возникнуть у человека без опыта ремонта электроники при замене USB разъема.
Рассмотрим процесс замены Mini USB коннектора на Micro USB детально!
Прежде всего стоит знать, что у этих разъемов чаще всего не совпадают ни контактные площадки для припаивания к плате, ни шаг между выводами контактов!
Если эти трудности вас не пугают, и вы все равно решили заменить Mini USB разъем на Micro USB, обязательно позаботьтесь об изоляции всех контактов разъема!

Что касается инструментов, то для самостоятельной замены USB разъема понадобится:
1. Качественный легкоплавкий припой и бескислотный флюс.
2. Оловоотсос хотя бы простейший не обязателен, но желателен! Выпаивать детали с его помощью получится гораздо быстрее!
3. Оплетка для снятия припоя.
4. Средство для промывки плат или обычный спирт. Даже, если вы используете профессиональный безотмывочный флюс, протереть плату после пайки не помешает!
5. Термостойкий каптоновый скотч.
6. Держатель печатных плат хотя бы простейшего типа иметь очень желательно!
7. Паяльная станция или паяльник с термо-стабилизацией! Без них велика вероятность:
- перегрева детали! Перегретые дорожки печатной платы обычно просто отслаиваются!
- её недогрева! Если припой недостаточно пластичен и быстро твердеет, вы рискуете оторвать деталь вместе с контактными площадками печатной платы! Это особенно актуально при замене Micro USB, Mini USB и других аналогичных разъемов!

Процесс замены USB разъема состоит из нескольких этапов:
1. Прежде всего устройство полностью обесточивают, отключив от сети и автономного питания (аккумуляторы обязательно отсоединяют)!
2. Все легкоплавкие детали вблизи разъема обычно защищают от оплавления, заклеивая каптоновым скотчем.
3. На место демонтажа USB разъема наносится бескислотный флюс.
4. Тугоплавкий припой удаляют и наносят легкоплавкий.

Чем больше припоя удастся нанести, тем легче будет выпаять USB разъем паяльником.

5. Равномерно перемещая паяльник, стараются одновременно прогреть все контактные площадки разъема и его выводы.
6. Аккуратно снимают разъем с платы, предварительно убедившись, что припой достаточно нагрет. Лучше снимать разъем керамическим пинцетом, а не обычным металлическим!

7. Все контактные площадки очищают от припоя настолько, чтобы их поверхность стала ровной!
8. Если производится замена разъема Mini USB на Micro USB, и контактные площадки не совпадают, на плату наклеивается каптоновый скотч. Он нужен для предотвращения замыкания!

9. Очень важно точно выставить Micro USB гнездо на плате! Учитывайте, что выступающая металлическая часть Micro USB штекеров бывает разной длины!

Слишком "глубоко" размещенное в корпусе Micro USB гнездо не обеспечит надежного контакта с контактами штекера из-за того, что его пластик просто упрется в корпус! И наоборот слишком близко припаянный разъем может легко сломаться от бокового перекоса при вытаскивании кабеля!

Все выводы разъема нужно обязательно тщательно залудить и убедиться, что припой действительно проник в металл! Если этого не сделать, разъем может просто отвалиться или сместиться при вставке/вытаскивании коннектора!

Точно отпозиционировав USB разъем, припаивают его крепежные выводы.
10. Затем припаивают выводы питания и (если нужно) сигнальные выводы.
Если шаг между ними не совпадает, для соединения обычно используют проводки ("волоски" из тонкого провода). Однако следует учесть, что проводники питания ("+" и "-") должны иметь достаточное сечение!
11. Крепление Micro USB разъема к плате может быть усилено, припаиванием дополнительной скобы из залуженной проволоки (обязательно твердой).

Конечно припаивать её нужно аккуратно, чтобы не расплавить разъем и не залепить припоем его отверстия для фиксации Micro USB штекера!
12. После замены USB разъема тщательно промойте плату от флюса и убедитесь в отсутствии на ней "соплей" (частичек припоя), которые могут стать причиной короткого замыкания! Разумеется все паяные контакты перед сборкой устройства лучше "прозвонить" мультиметром!

Универсальная USB-шина является одним из популярных интерфейсов персонального компьютера. Она позволяет производить последовательное подключение различных устройств (до 127-ми единиц). Также USB-шины поддерживают функцию подключения и отключения приборов при работающем персональном компьютере. При этом устройства могут получать питание непосредственно через упомянутый элемент, что освобождает от необходимости использования дополнительных блоков питания. В этой статье мы рассмотрим, что представляет собой стандартная распиновка USB. Эта информация может пригодиться при самостоятельном изготовлении каких либо USB-переходников или устройств, получающих питание через рассматриваемый нами интерфейс. Кроме того, мы разберем, что представляет собой распиновка микро-USB и, конечно же, мини-USB.

Описание и распайка USB-интерфейса

Практически каждый пользователь ПК знает, как выглядит USB-разъем. Это плоский четырехконтактный интерфейс типа А. USB-разъем «мама» имеет маркировку AF, а «папа» - АМ. Распиновка USB типа А состоит из четырех контактов. Первый провод маркируется красным цветом, на него подается напряжение постоянного тока +5 В. Допускается подавать максимальный ток, равный 500 мА. Второй контакт - белого цвета - предназначен для (D-). Третий провод (зеленый) также используется для передачи данных (D+). Последний контакт маркируется черным цветом, на него подается нуль напряжения питания (общий провод).

Коннекторы типа А считаются активным, к ним подключаются питающие хост и т. д.). Разъемы типа В считаются пассивными, к ним присоединяют такие устройства, как принтеры, сканеры и прочее. Разъемы типа В представляют собой квадрат с двумя скошенными углами. «Мама» имеет маркировку BF, а «папа» - ВМ. Распиновка USB типа В имеет те же четыре контакта (два вверху и два внизу), назначение - идентичное типу А.

Распайка коннекторов типа микро-USB

Разъемы такого типа чаще всего используются для подключения планшетов и смартфонов. Они значительно меньше по размерам, чем стандартный USB-интерфейс. Еще одной особенностью является наличие пяти контактов. Маркировка таких коннекторов имеет следующий вид: micro-AF(BF) - «мама» и micro-АМ(ВМ) - «папа».

Распиновка USB типа микро:

Первый контакт (красного цвета) предназначен для подачи напряжения питания + 5 В;

Второй и третий провода (белого и зеленого цветов) используются для передачи данных;

Четвертый контакт (ID) в коннекторах типа В не задействован, а в разъемах типа А он замыкается на общий провод для поддержки OTG-функции;

Последний, пятый, контакт (черного цвета) - нуль напряжения питания.

Кроме перечисленных, в кабеле может быть еще один провод, используемый для «экранирования»; номер ему не присваивается.

Распиновка мини-USB

Коннекторы типа мини-USB также содержат пять контактов. Маркируют эти разъемы следующим образом: mini-AF (BF) - «мама» и mini-АМ (ВМ) - «папа». Распайка контактов идентична типу микро-USB.

Заключение

Информация о распайке проводов под разъемы USB весьма актуальна, так как этот тип интерфейса применяется практически во всех мобильных и настольных приборах и гаджетах. Эти разъемы используют как для заряда встроенных аккумуляторных батарей, так и для передачи данных.

Притащили китайский планшет со словами «не заряжается».

Воткнув зарядку в разъем, сразу понял, что разъем просто-напросто вырван от платы. Самая частая поломка. Ну что же, приступаем к препарированию нашего клиента. Для этого цепким взглядом всматриваемся по периметру планшета и ищем винты, которые его скрепляют. Долго не думая, эти винты вывинчиваем

Вуаля!

Разбирать где находится микросхема памяти, проц и другие различные микрухи не вижу смысла, так как в основном ремонт планшета подразумевает собой замену тачскрина, дисплея и разъемов.

А вот и разъем для зарядки micro-USB. Его то нам и надо заменить.

Теперь нам надо достать плату. Отвинчиваем все болты, которые ее держат. Также убираем все шлейфы, которые идут на плату. Для этого поднимаем застежку пальчиком вверх

Если мешают провода, их тоже отпаиваем. Я отпаял только батарею. Так как у нас разъем вырван с мясом и раздолбан, его сразу выкидываем. Начинаем чистить посадочное место под новый разъем. Чтобы убрать припой в сквозных отверстиях, нам понадобится легкоплавкий сплав Вуда или Розе. Для начала обильно лудим этим сплавом отверстия, не забываем также мазать гелевым флюсом . Нагреваем сквозное отверстие вместе со сплавом с помощью паяльника и потом резко с помощью оловоотсоса вытягиваем весь припой из отверстия

Резиновый кончик на оловоотсос я взял со старой CD-шной автомагнитолы. Не знаю, что они там делают, но их там даже две штуки.

Теперь убираем весь лишний припой с контактных площадок (пятачков) с помощью медной оплетки и разогретого паяльника

После этой процедуры на сигнальных контактах с помощью паяльника, припоя и гелевого флюса нам надо оставить бугорки припоя на каждой контактной площадке. Хотя эта фота с другого ремонта, но на примере должно получиться как-то так:

Теперь берем новый разъем и мажем его контакты с помощью флюса ЛТИ-120

Немного о разъемах… Этих микро USB разъемов туева куча! Почти каждый производитель планшетов, телефонов и другой фигни использует свои микро USB разъемы. Но я все таки нашел выход;-). Зашел на Алиэкспресс и прикупил себе сразу целый набор. Вот ссылка . Зато теперь у меня есть любые виды разъемов на китайские телефоны и планшеты;-)

Как только помазали разъем, лудим его контакты припоем. Тут главное не переборщить, иначе разъем не залезет в сквозные отверстия на плате.

Далее все просто. Вставляем разъем, запаиваем сквозные контакты с другой стороны,а потом уже обильно смазываем гелевым флюсом сигнальные контакты разъема и кончиком жала придавливаем каждый контакт. (Извините, фото делать неудобно, так как у меня только две руки, а рядом никого не было)

и потом зачищаем разъем от какашек и нагара

Делаем все как было и проверяем планшет:

Зарядка идет. На этом ремонт планшета окончен.

Распиновка микро usb — распайка микро-USB в наши дни считается наиболее распространенным видом ремонта такого рода девайса. Наверняка вам уже приходилось сталкиваться с такой ситуацией, когда в настоящий момент нужен USB-переходник, а его под рукой не оказалось. Обстоятельства бывают различные — вышло из строя устройство, куда-то запропастилось, нет в продаже, не хватает его длины, ну и так далее. Если вы знакомы с методикой как выполняется распиновка микро usb, то вам под силу решить эту задачу собственными руками в домашних условиях.

USB ЦВЕТА ПРОВОДОВ, необходимые для выполнения ремонта КАБЕЛЕЙ USB.

Вывод	Название	Цвет провода	Описание
1	VCC		+5В
2	D-		Данные —
3	D+		Данные +
4	GND		Земля

Разнородность коннекторов USB 2.0 показано на рисунке расположенном ниже.

Наименование того или другого разъема указаны индексами буквенного обозначения.

Модель разъема:

А - активного действия, источник питания — персональный компьютер, USB Host Controller
B - пассивного действия, дополнительное оборудование — компьютерный принтер либо сканер

Тип разъема:

M - штыревой разъем
F - розетка

Габариты коннектора:

нет индекса обозначения
MINI
MICRO

USB MICRO-BM- штыревой разъем (M) служит для коммутации с прибором пассивного действия (B); габариты micro.

Распиновка микро usb — розетки и штыревые разъемы

Назначение проводов в USB-cоединителе следующие:

1. Провод красного цвета — +5v положительного напряжения по отношению к «земле». Предельный ток - 0,5А
2. Провод белого цвета D- (-Data)
3. Провод зеленого цвета D+ (+Data)
4. Провод черного цвета GND - общая шина, «земля», «корпус» — напряжение отсутствует

Коннекторы mini — micro обеспечены пятью контактами:

1. Красного цвета
2. Белого цвета D-
3. Зеленого цвета D+
4. ID - в коннекторах «B» не подключен; в коннекторах «A» закорочен на GND для обеспечения работы «OTG»
5. Черный цвет GND «земля»

Помимо всего перечисленного, USB-кабель может иметь жилу без изоляции Шилд - корпус, экранирующая оплетка. Данному проводнику идентификационный не присваивается.

Правильное восприятие разъемов на картинках:

Все таблицы с изображением разъема, который показан с его наружной рабочей стороны, а не со стороны контактных площадок для пайки. Компоненты выполняющие роль изолирующих элементов на схеме имеют светло-серый цвет, сегменты выполненные из металла обозначены темно-серым цветом, пустоты в разъеме помечены белым цветом.

Методика распайки USB

Стандартный USB не вызывает никаких трудностей, всего навсего нужно взять рисунок лицевой стороны разъема геометрически преобразованное в зеркальное отображение и можно паять.

Распиновка штыревых разъемов MINI и MICRO USB показана на изображении ниже:

Пяти контактные коннекторы MINI и MICRO. В варианте разъема «B» четвертая контактная площадка не задействована. В варианте «А» четвертая контактная площадка закорочена на шину GND. А сам контакт GND имеет цифровое обозначение No5.