USB-Pinbelegung:Das Handbuch für Anfänger

Heutzutage ist es aufgrund der USB-Schnittstelle einfach, Projekte abzuschließen, bei denen eine physische Verbindung zwischen einem Host-Controller und mehreren anderen busgespeisten Geräten hergestellt werden muss.

USB steht für Universal Serial Bus und hat seitdem seine Vorgänger (FireWire, RS-232 seriell und sogar parallel) als primäre Schnittstelle zum Verbinden eines Hosts mit einem Gerät ersetzt.

Normalerweise umfasst die Architektur eines USB-Systems einen Host-Controller, USB-Ports und eine Vielzahl von Geräten. Außerdem gibt es Fälle, in denen Sie zusätzliche USB-Netzwerk-Hubs hinzufügen können, um eine Baumverbindungsstruktur zu erstellen.

Das ist jedoch nur die Oberfläche.

In diesem Artikel erklären wir also alles über USB und geben verschiedene USB-Beispiele für Ihre Schaltungen.

Fangen wir an!

USB-Pinbelegung

USB-Flash-Laufwerk

Der USB hat vier abgeschirmte Drähte, die als Stifte funktionieren. Zwei dieser Drähte dienen der Stromversorgung, während die anderen beiden für differenzielle Datensignalpaare vorgesehen sind. In der folgenden Tabelle finden Sie die vollständige USB-Pinbelegung.

Pin	Name	Kabelfarbe	Beschreibung
1	VCC	Rot	+5 VDC Stromversorgungsstift
2	D-	Weiß	Daten-Pin
3	D+	Grün	USB-Datenkabel Data+
4	GND digitale Masse	Schwarz	Erdungsstift

Wie funktioniert ein USB?

Einen USB-Stick an einen Laptop anschließen

Wie alle Anschlüsse haben alle Arten von USB-Anschlüssen männliche und weibliche Typen, sodass Sie Ihre Geräte in der richtigen Richtung anschließen können.

Es ist wichtig, korrekte USB-Verbindungen herzustellen, damit das System dem erforderlichen USB-Protokoll folgen kann. Um eine Verbindung herzustellen, verfügen USB-Remotegeräte über eine so genannte Upstream-Verbindung. Diese Remote-Geräte verwenden diese Upstream-Verbindung, um eine Verbindung zu einem Host herzustellen.

Jetzt haben die Hosts auch Downstream-Verbindungen, die es ihnen ermöglichen, sich mit den Remote-Geräten zu verbinden.

Außerdem können Sie Upstream- und Downstream-Verbindungen nicht austauschbar verwenden. Dies hilft Ihnen, Fehlanschlüsse zu vermeiden und stellt sicher, dass Sie das USB-Kabel nur in der richtigen Richtung anschließen.

Es hilft Ihnen auch, verschiedene Probleme wie illegale Loopback-Verbindungen und das Verbinden eines Downstream-Ports mit einem anderen Downstream-Port zu vermeiden.

Wie es wirklich funktioniert

Erstens zeigt ein USB-Gerät seine maximale Geschwindigkeit, indem es Pull-up-Widerstände verwendet, um die Anschlüsse „D+“ und „D-“ auf 3,3 V zu ziehen. Jetzt verwendet der Host oder Hub diese Pull-up-Widerstände auch, um zu erkennen, wenn Sie ein zusammengesetztes Gerät an seinen Port anschließen. Ohne einen Pull-up-Widerstand erkennt der USB daher Ihr angeschlossenes Gerät nicht oder wenn Sie ein defektes Gerät oder einen defekten Stecker haben.

Wenn Sie also zum ersten Mal ein externes Gerät anschließen, scannt das Hostgerät es und lädt die richtige Treiberversion, die zum Ausführen des Geräts erforderlich ist. Dazu verwendet der Host eine Produkt-ID/Vendor-ID (PID/VID) – die die angeschlossene Hardware oder das angeschlossene Gerät bereitstellt. Sobald der Host das Laden der erforderlichen Gerätetreiber abgeschlossen hat, ist die Hardware/das Gerät einsatzbereit.

Hinweis:USB-Host-Controller haben ihre eigenen Spezifikationen. Wir haben die Universelle Host-Controller-Schnittstelle (UHCI), das für alle USB-Typen funktioniert, das Open Host Controller Interface (OHCI), das mit USB 1.1 funktioniert, und das Enhanced Host Controller Interface (EHCI), das mit USB 2.0 funktioniert.

USB-Anschlusstypen

Ursprünglich konnte das USB-Kabel nur einer von zwei Typen sein, und diese beiden Typen umfassten „Typ A“ und „Typ B“. Danach bekamen wir den USB-C-Typ, der eine bessere Datenübertragungsgeschwindigkeit mit einem robusteren System aufwies.

In der folgenden Tabelle finden Sie eine vollständige Übersicht über die verschiedenen USB-Typen.

Pinbelegung des Typ-A-USB-Anschlusses

Typ-A-USB ist die beliebteste Art von USB-Anschluss. Außerdem finden Sie sie auf Host-Controllern, Computern, Flash-Laufwerken und mehreren anderen Gegenständen. Außerdem können Sie Downstream-Verbindungen nur mit Typ-A-USB herstellen, da es ausschließlich für Controller und Hubs verwendet wird.

Flash-Laufwerk

Typ-A-USB-Anschlüsse sind größer als andere Anschlüsse und haben flache und rechteckige Formen. Außerdem hält Reibung diesen Stecker an Ort und Stelle, was das Anschließen und Trennen erleichtert. Es ist jedoch keine gute Idee, es in Bereichen zu verwenden, in denen Ihre Geräte vibrieren könnten.

Diagramm der weiblichen und männlichen Pinbelegung

Der Typ-A-USB hat zwei Versionen:männliche und weibliche Versionen. Die männliche Version ist der Stecker, während die weibliche Version das ist, was wir als Buchse oder Anschluss kennen.

Buchsenversionen finden wir auf Host-Controllern, während Steckerversionen normalerweise auf Geräten wie Speichersticks, Tastaturen, Mäusen und anderen Verbindungen zu Speichergeräten vorhanden sind.

Anwendungen

• Funktioniert auf den meisten PCs.
• Funktioniert auch in Fernseh- und Musiksystemen.
• Sie finden sie auch auf Spielekonsolen und fast allen Ladegeräten für mobile tragbare Geräte.

USB-Typ-A-Pinbelegung

Die älteren Versionen des Typ-A-Steckers haben vier Pins, während die neueren Versionen neun Pins haben. Hier ist eine Tabelle mit allen Stiften des Typ-A-Anschlusses.

Hinweis:Alle Generationen des Typ-A-USB-Anschlusses haben die Pins 1 bis 4, während die Anschlüsse der dritten Generation die Pins 5-9 haben.

Typ-A-USB-Pinbelegungsdiagramm

USB-B-Pinbelegung

Der USB-B ist der zweite Anschlusstyp, der hauptsächlich für den Anschluss von Peripheriegeräten wie Druckern und Scannern geeignet ist. Außerdem haben ihre Pinbelegungen eine andere Anordnung.

Typ-B-USB-Pinbelegung

Es hat eine fast quadratische Form mit einer leichten Abschrägung an den oberen Endecken des Verbinders. Außerdem verwendet es Reibung, um an Ort und Stelle zu bleiben, wenn es verbunden ist.

Der Typ-B-USB-Anschluss ist ein Upstream-Anschluss, den Sie nur an Peripheriegeräten finden können. Daher erfordern die meisten Typ-B-USB-Anwendungen A-zu-B-USB-Kabel.

Hier ist eine interessante Tatsache:

Typ-B-USB hat die Möglichkeiten, eine Verbindung zwischen zwei Host-Computern herzustellen, zunichte gemacht. So helfen Sie Schäden vorzubeugen.

Anwendungen

Dieser Anschluss funktioniert hauptsächlich für Peripheriegeräte wie Drucker und Scanner.

Pinbelegung

Wie der Typ-A-USB haben die älteren Versionen des Typ-B vier Pins, während die neueren 3.0-Versionen neun Pins haben. Hier ist eine Tabelle mit allen Pins:

Außerdem gibt es einen zweiten Typ-B-Anschluss mit zwei zusätzlichen Stiften:

10	DPWR	Nicht zutreffend	Strom zum Gerät
11	DGND	Nicht zutreffend	Boden-DPWR-Rückgabe

Typ-B-Pinbelegung

USB-C-Anschluss

USB Type-C ist die USB-Spezifikation, die USB-B langsam ersetzt. Es ist ein winziger umkehrbarer 24-Pin-Stecker, der für USB-Kabel und -Geräte geeignet ist.

Typ-C-USBs können als Anschlüsse für Hosts und Geräte dienen. Außerdem finden Sie Typ-C-USBs in den neuesten Mobilgeräten.

USB-Typ-C-Pinbelegungsdiagramm

USB-C-Anschluss-Pinbelegung

Der Typ-C-USB hat 24 Pins, die Sie reversibel verbinden können. Hier ist eine Tabelle mit der vollständigen Liste der Pins:

Micro-USB-Pinbelegung

Ein kleinerer Stecker wurde notwendig, da die Technologie für viele Geräte wie moderne Mobiltelefone und Audiogeräte kleinere USB-Größen erforderte. So wurde der USB-Mikrocontroller geboren.

Für den Micro-USB sind sowohl Typ-A- als auch Typ-B-USB-Versionen verfügbar, wie der 1.0-Micro-USB und der 2.0-Micro-USB. Diese Versionen sind jedoch kleiner und Sie können sie für viel dünnere Geräte verwenden.

Außerdem ist Micro-USB der USB-Standard und bietet bessere Übertragungsraten von einer externen Quelle.

Pinbelegung

Ältere Standard-Micro-USB-Anschlüsse haben fünf Pins, während die weniger verbreitete 3.0-Version zehn Pins hat. Hier ist eine Tabelle mit den Pins des Micro-USB-Anschlusses:

Der vierte Pin-Modus ist das, was wir USB on-the-go (OTG) nennen. Damit können Sie auf Ihren Geräten zwischen der Peripherie- und der Host-Rolle wechseln. Es ermöglicht den Geräten auch zu entscheiden, welche nach dem Anschließen als Stromquelle fungieren. Zum Beispiel ein Android-Telefon an einen Laptop anschließen. Der Laptop lädt das Telefon auf, wenn Sie ein Nur-Ladekabel haben, nicht das Telefon, das den Laptop auflädt.

USB-A- und Micro-USB-Pinbelegung

3.0-Micro-USB-Pinbelegung

Abschluss

Es ist erwähnenswert, dass es manchmal möglich ist, USB-A-zu-USB-A-Kabel zu verwenden, um Verbindungen zwischen einem Computer oder USB-Gerät und einem anderen USB-Gerät mit einer A-Buchse herzustellen. So können Sie Daten zwischen beiden Systemen übertragen.

USB-Hub

Sie sollten die Kabelverbindung vom Typ A auf A jedoch nicht verwenden, um Verbindungen zwischen zwei Computern oder einem USB-Hub und zwei Computern herzustellen. Wieso den? Nun, das Herstellen einer solchen Verbindung würde bedeuten, dass das Kabel von beiden Computern die gleiche Spannung (5 V) erhalten würde. Dadurch werden beide Netzteile angeschlossen und irreparable Schäden und andere Probleme verursacht. Manchmal kann es sogar zu einer Brandgefahr kommen.

Nun, das schließt diesen Artikel ab. Wenn Sie Fragen haben, können Sie sich gerne an uns wenden. Wir helfen Ihnen gerne weiter.