Замена usb 1 на usb 2
Под распиновкой USB разъема понимают порядок физического размещения конструктивных элементов в штекере с использованием универсальной последовательной шины (на англ. Universal Serial Bus) в её различных спецификациях. USB стал основным и самым популярным интерфейсом с момента своего создания 15 января 1996 г. Он был призван соединить с компьютером внешние периферийные устройства с помощью единого для всех алгоритма обмена информацией и заменить устаревшие: параллельный LTP, RS-232 и даже FireWire.
Особенности
Несомненными преимуществами интерфейса, кроме возможности обменивается данными в едином формате, стали: возможность переподключения устройства, без перезагрузки компьютера (горячая замена); осуществление питания от одного USB-разъема сразу нескольких гаджетов. Эти свойства позволили значительно сократить число PCI-слотов на материнской плате, раннее использовавшихся для подключения внешнего периферийного оборудования.
У всех USB-интерфейсов сохраняется обратная совместимость с предыдущими поколениями спецификаций.
USB1.1
USB1.1 массово использовался для оснащения компьютерных устройств до апреля 2000 г. Его базовые свойства приводили в восторг многих пользователей. Рассмотрим их поподробнее, для одного подключаемого устройства (если не указано иного):
- поддержка двух скоростей обмена информацией: высокая (до 12 Мбит/с) и низкая (до 1,5 Мбит/с);
- длинна кабеля: 3 м (неэкранированный), 5 м (экранированный);
- число периферийных устройств на одно подключение - до 127;
- напряжение питания – до +5 В;
- максимальный потребляемый ток – до 500 мА;
- одновременное использование двух скоростей передачи данных на одной шине – возможно.
В режиме низкой скорости обычно подключали: компьютерные мышки, клавиатуры, модемы, джойстики, в высокоскоростном: автоматические телефонные станции, лазерные и струйные принтеры, внешние жесткие диски, видеокамеры.
Понижаем USB до 1.1
USB 2.0 всем хорош, да больно уж шустрый. Если вы когда-нибудь пытались заснифать его логическим анализатором, у вас либо очень крутой анализатор, либо вы нашли древний USB-хаб вроде такого:
Несмотря на то, что интернет пестрит вопросами «как понизить USB 2.0 до 1.1», простого решения я нигде не увидел:
Давайте глянем внимательнее! По стандарту USB, скорость работы согласуется на сигнальном уровне. Устройство поднимает уровень D- до 0.8в, а хост отвечает пилообразным сигналом:
То же самое видим на нашем «экспериментальном стенде» на осциллографе:
То есть, нужно сделать так, чтобы хост не увидел этого повышения напряжения. А значит — ставим диод в разрыв линии D- (Шоттки, чтобы минимизировать падение):
Ииии он успешно подавляет сигнал от устройства, не мешая обычной передаче данных:
И здесь я был уверен, что диод нарушит передачу данных по линии и ничего не заработает, но нет — я не смог найти ни одного устройства, которое не заработало через такой «переходник».
Понижаем USB 3.0 до 2.0
Вы сейчас скажете — да что может быть проще, просто возьми USB 2.0 кабель — и будете совершенно правы. Если в кабеле или разъёме нет USB 3.0 контактов, у устройства не будет иного выхода, кроме как завестись на скорости USB 2.0:
Но отключение каких конкретно проводков приведёт к переключению на USB 2.0? Что будет, если отключить только один, или замкнуть соседние? Интересно же выйти за рамки стандарта и поэкспериментировать!
Для экспериментов я спаял USB-«маму» и USB-«папу» проводками на макетной плате:
На фотографии не просто так один проводок находится в воздухе. Выяснилось, что соединение прекрасно работает даже без одного из проводников SS_TX дифф. пары! (для пары SS_RX такой фокус уже не работает)
Более того, если отключить все USB 3.0 контакты, кроме SS_TX, девайс продолжает считать, что он подключен к USB 3.0 и вообще никак не обнаруживается в системе. Честно говоря, я был уверен, что соединение в этом случае переключится на 2.0 режим:
здесь отключены SS_RX-, SS_RX+ и SS_TX+
Итого делаем вывод, что USB 3.0 устройство проверяет наличие SuperSpeed соединения по линии SS_TX, причём трансивер настолько устойчив к ошибкам, что ему плевать на обрыв одной из линий пары. Для гарантированного переключения устройства на USB 2.0 нужно рвать обе линии: SS_TX- и SS_TX+.
Цоколевка
Схема USB разъема зависит от спецификации этого интерфейса его типов. Они визуально отличаются и для того, чтобы их не перепутать при подключении к оборудованию, обратите внимание на следующие: А –для компьютера или хаб-концентратора; B – для периферийного устройства. Первые версии разъемов (до USB2.0) физически ничем не различались между собой и имели четыре контакта: 1,4 – для подачи плюса (+5 В) и минуса (Gnd) питающего напряжения; 2,3 – для дифференциальной передачи данных. Для наглядности приведем их изображения и цоколевку на рисунке выше.
Провода кабеля USB имеют разные цвета, на картинки выше вы можете посмотреть какой цвет используется для передачи сигналов а какой для питания У всех видов USB существуют дополнительные модификаций для применения в переносных мобильных устройствах. Это миниатюрные разъемы имеют в обозначении слова «mini» или«micro». Повсеместно мы встречаемся с ними в повседневной жизни и применяем для подзарядки сотовых телефонов и других мобильных гаджетов.
USB2.0
Наиболее распространенным, в настоящее время, из-за своей простоты и дешевизны является высокоскоростной 2.0. В этот стандарт, по сравнению с предшественником, был добавлен новый параметр «High-Speed». С ним скорость обмена данными увеличивалась до 480 Мбит/с, при этом другие характеристики не изменились. Для выделения этой особенности был придуман специальный логотип «Hi-Speed».
Разработчики
Интерфейс USB является плодом совместных усилий разработчиков многих компаний, на протяжении многих лет. На начальном этапе его созданием занималась некоммерческая компанией USB Implementers Forum. В дальнейшем развитии и продвижении в массы принимали участие такие известные брэнды: Compaq, IBM, Intel, Philips, NEC, DEC, Microsoft, US Robotics, Nortel и др.
Привет Дзен! В последнее время на мой рабочий стол часто попадают устройства (ноутбуки или системные блоки), которые имеют повреждения USB разъемов. Исходя из общения с владельцами устройств, я делаю вывод, что многие не стремятся устранить эту неисправность, мотивируя это тем, что ведь есть еще свободные исправные разъемы, так зачем ремонтировать поврежденный?
Однако, даже однократная попытка вставить в поврежденный разъем какой либо гаджет (по случайности или невнимательности), может привести к очень неприятным последствиям и дорогостоящему ремонту.
Итак, обо всем по порядку. На примере порта USB 2.0 (точнее интерфейса) рассмотрим, что может случиться, если в неисправный порт попытаться подключить что-либо.
В разъеме USB находятся контактные площадки и их 4.
Крайние – это шина питания, + и -, средние - это две линии данных.
Эти контактные группы закреплены пластиковой ламелью для того, чтобы при подключении стороннего устройства не деформироваться. Именно эта пластиковая часть и является самым слабым местом USB разъема – она изнашивается и выламывается, что приводит к тому, что контакты разъема остаются незафиксированными.
При любом давлении на контакты, происходит их изгиб. И вот здесь начинается самое интересное.
При «удачном» стечении обстоятельств, плюсовой контакт шины питания может коснуться корпуса разъема. Как думаете, что произойдет? Правильно, будет короткое замыкание. Нет, взрыва не будет), а вот микросхема, которая стоит на линии питания, скорее всего выйдет из строя.
Следствием этого может быть просто нерабочий USB порт, а может произойти и так, что ноутбук просто не будет включаться из-за повышенной нагрузки на линии дежурных напряжений.
А вот если плюсовой контакт шины питания каким-то образом попадет на одну из линий данных, то последствия весьма плачевны. С огромной вероятностью выйдет из строя южный мост (хаб) или центральный процессор (если в ноутбуке установлен «комбайн»).
А это весьма дорогой ремонт.
Это только одна «сторона медали». Получить значительные повреждения могут и те устройства, которые Вы пытались подключить в неисправный USB порт. Представьте, подключаете Вы обычную флешку, а в итоге получаете нерабочий ноутбук и неисправный накопитель. Так можно потерять и важные данные…
В общем, я кратко попытался рассказать о возможных проблемах, при повреждении USB порта. Кому-то это покажется логичным и известным фактом, для кого-то это будет полезной и новой информацией.
В очередной раз втыкая скоростную USB флешку в порт USB 3.0, я увидел надпись "Это устройство может работать быстрее. ". Но подождите, я и так его воткнул в порт 3.0! Неужели контакт барахлит? И если так, то как флешка определяет, на какой скорости ей работать? Ведь современные ПК поддерживают целых три стандарта соединения — USB 1.1, 2.0 и 3.0. Можно ли «понизить» стандарт USB, насильно заставив устройство работать, к примеру, на USB 1.1? Не на все эти вопросы в сети удалось найти ответ, и я решил разобраться сам, по ходу столкнувшись с довольно неочевидными ситуациями.
Вопрос на засыпку
В USB 3.0 разъёме две пары контактов — USB 2.0 и USB 3.0, мы уже выяснили, что устройство (флешка, картридер) сначала лезет на контакты 3.0, а если не получается, переходит в 2.0 режим.
Что, если к 3.0 контактам подключить одно устройство, а к 2.0 контактам — другое? Какое из устройств увидит компьютер?
Попробуйте ответить в опросе ниже перед тем, как заглядывать под спойлер.
Для этого эксперимента, спаяем вместе USB 3.0 SATA-адаптер и USB 2.0 флешку:
Вставляем в комп и…
Увиделось оба устройства! Да, на самом деле в каждом физическом USB 3.0 порту сразу два независимых порта. По крайней мере, у ПК на чипсетах Intel.
В связи с учебой за границей, пришлось пересесть полностью на ноутбук. С собой взял свою геймерскую мышку SS Kana. Само собой, проводная мышь не рассчитана на частые перемещения, со временем шнур стал заламываться у самого основания, все чаще контакт стал пропадать. В течение последних трех месяцев я старался поддерживать работоспособность мышки, даже перестал брать её на занятия, но наступил день П, и контакт пропал окончательно; никакие манипуляции уже не давали результата.
Мои Жадность за дорогую мышку и Лень идти покупать новую сплотились против меня и заставили чинить контакт. Сразу оговорюсь, что данную статью пишу пост-фактум, пошагово я ничего не записывал, но я покажу на примере, как это делается. Качество фотографий оставляет желать лучшего, но суть уловить можно.
Оборудование
Нож. Все. Изоленты или каких-нибудь инструментов у меня под рукой нет.
Обычный кухонный нож. Достаточно острый, чтобы без проблем резать изоляцию.
Первоначальный вариант включал в себя пайку казеным паяльником, полученным в универе, однако в силу некоторых обстоятельсв, которые я опишу далее, пришлось все переделывать заного.
Первоначальный вариант
Как я уже сказал, кабель переломился у самого основания. Чтобы хоть немного получить места, я обстрогал ножом штекер и зачистил все четыре провода. Оплетку кабеля скрутил и отвернул в сторону, после чего отправился в универ за паяльником. Мне дали старенький паяльник, катушку с миллиметровым припоем и баночку с флюсом. Опыт пайки у меня есть, поэтому получилось нормально. Единственный недостаток — так как все четыре провода очень короткие, расположены на одном уровне, а изоляции у меня не было, получилась своеобразная «розочка» из проводов, торчащих в разные стороны. Однако, пробный запуск оказался удачным — мышка ожила, и я, гордый собой, вернулся в общежитие.
Но там меня ждало разочарование. Не вдаваясь в подробности, у меня, скорее всего, коротнули черный и красный провода и ноут заблокировал USB-гнездо. Поэтому что бы я дальше не делал, мышка не реагировала.
Я, пытаясь разобраться, стал грешить на оплетку (что она коротит провода), даже отрезал её, он ничего не помогло. В итоге, я полностью отрезал вилку и решил сделать все по-новой. Стоило бы перезагрузить компьютер и попробовать снова, скорее всего, мышь бы заработала. Кто знает.
Соединение очень мелкое, нормальной камеры у меня нет. Просто все четыре провода торчат пучком из штекера и к каждому припаян соответствующий провод. Оплетка отрезана, т.к. я думал, что она коротит провода. Неважно.
Соединение кабелей
Уже под вечер я достал мышь из ящика стола и принялся за дело. Первым делом, я взял новую вилку от ненужного mini-USB кабеля.
USB-шнуры мало чем отличаются друг от друга — четыре провода (черный и красный для питания, белый и зеленый для информации) и оплётка. Поэтому любой USB-кабель подойдет.
При починке я использовал метод, описанный здесь. Вкратце — многожильные кабели соединяются «лесенкой». Таким образом, провода не касаются друг-друга и соединение получается тоньше.
На примере оставшегося куска провода я покажу, как это делается. Сперва, аккуратно отрезаем верхнюю изоляцию на длину около четырех-пяти сантиметров.
Расплетаем оплётку и отводим в сторону.
Затем оголяем 4 провода «лесенкой» — красный только самый кончик, чтобы скрутить; белый чуть подлиннее, с расчетом, чтобы не задевать красный; затем зеленый. Черный зачищаем дальше всех. Другой кабель оголяем точно так же, только зеркально — черный только кончик, затем зеленый, белый и красный у самого основания. Таким образом, мы исключаем замыкание проводов между собой.
Осталось только соединить два кабеля между собой. Каждый провод соединяем скруткой. Надеюсь, цвета Вы не перепутаете. После скрутки, лишние провода лучше обрезать, чтобы избежать ненужных контактов.
В своем варианте я еще покрыл все это дело куском верхней изоляции, чтобы избежать касания с оплеткой. В дальнейшем, я планирую либо достать где-нибудь изоленту, либо попросить бесцветный лак у девушек для изоляции.
После обработки изолентой, разумеется, это все примет божеский вид, а пока оплётка будет нависать таким странным образом. Соединение рабочее, никаких лишних контактов нет. Мышка работает как новая!
Однако
USB-порт является одним из главных компонентов компьютера. Практически все устройства подключаются именно с помощью USB. Но как и все вещи, он может поломаться. А поскольку к современному ПК одновременно, как правило, подключается сразу несколько устройств, то потеря даже одного USB-порта может вызвать определенные неудобства.
Первым делом вам необходимо приобрести USB-контроллер, так как просто купить новый USB-порт невозможно. Такие устройства есть практически во всех компьютерных салонах. Обычно на них находится минимум три USB-порта. Также важна скорость его работы. Сегодня продаются контроллеры USB 2,0 и USB 3,0. Последний обладает самой высокой скоростью.
Когда контроллер уже есть в наличии, можно начать его установку. Отключите от компьютера питание, а также все устройства. Снимите крышку системного блока, для этого необходимо открутить крепежные винты или снять защелки. Положите системный блок на бок. Так намного проще будет совершать последующие действия. Теперь вам нужно найти на материнской плате PCI-слот. Их должно быть несколько. Как правило, находятся они в нижней левой части системной платы.
Вставьте контроллер в слот. Никаких дополнительных усилий прилаживать не нужно: просто приставьте его к слоту и немного надавите. Он должен входить очень легко. Крышку системного блока закрывать не спешите. Подключите к компьютеру пока только мышку, монитор и клавиатуру. Включите ПК. Вставьте в привод диск с драйверами от контроллера, он должен предоставляться при покупке. Установите их с диска, после чего перезагрузите компьютер.
Теперь проверьте работу новых USB-портов. Лучше всего сделать это с помощью флешки. Вставьте устройство и скопируйте на него любую информацию с жесткого диска компьютера. Если флешка распознана, и операция копирования прошла успешно, значит, новые порты работают нормально.
Выключите компьютер. Закройте крышку системного блока и подключите к ПК остальные устройства. Если система не обнаружила новое устройство, проблема может быть только в том, что вы не до конца вставили его в PCI-слот. Повторите установку.
USB3.0
В 2008 году разработчики представили миру новую спецификацию - USB3.0. Скоростной режим у неё значительно вырос и составил 5 Гбит/с (SuperSpeed). Максимальный потребляемый ток для устройств повысился до 900 мА. Для повышения производительности в этот стандарт добавлено еще 5 контактов, которые размещены в разъеме отдельно. В последующем (с 31 июля 2013 г.) создали новые USB3.1: до 5 Гбит/с (SuperSpeed); 3.2 до 10 Гбит/с (SuperSpeed+).
На базе архитектуры USB3.0 в 2013 г. появились в продаже оптические кабели, способные передавать данные на скорости до 1 ГБ/с и расстоянии до 100 м. Однако подача питания до оконечных устройств по ним невозможна.
22 сентября 2017 г. на рынок выведена USB3.2 с заявленной пропускной способностью (с использованием двухполосной передачи через разъем Type-C) до 10 Гбит/с (SuperSpeed) и 20 Гбит/с (SuperSpeed+). Она стала последней версией в спецификации 3.x. Первые коммерческие продукты, с её применением, появились в России уже в начале 2020 г.
USB3.2 только начинают встречаться в продаже. Несмотря на это, уже с 2019 года в сети можно найти данные о спецификации нового интерфейса USB4. Для него заявленный предельный скоростным режимом составляет 40 Гбит/с.
Собираем «даунгрейдер»
Как обобщение вышеописанных экспериментов, я сделал простенький пассивный переключатель USB режимов — 1.1/2.0/3.0
Моё стремление к простоте порой невозможно сдерживать. Захотелось всё реализовать на единственном трёхпозиционном переключателе, вот таком:
Первоначальная идея была — один ряд контактов переключает D- между:
- «диод» (USB 1.1)
- «пусто» (USB 3.0)
- «D-» (USB 2.0)
- «пусто» (USB 1.1)
- «SS_TX-» (USB 3.0)
- «пусто» (USB 2.0)
Теперь средний контакт переключается между крайними, а в среднем положении выключатель замыкает две пары независимых контактов. Идеально! Осталось припаять и готово:
TODO: развести печатную платку и сделать красиво
Всё, теперь можно быть уверенным, что флешка работает именно в 3.0 (2.0, 1.1) режиме, а иначе она просто не обнаружится в системе. В заключение, тестируем наш картридер в различных положениях выключателя.
почему-то скорость USB 1.1 не понравилась Crystal Disk Mark, и в результате теста он показал нули
Характеристики USB
Параметры USB улучшались с ростом популярности у пользователей. Вместе с увеличением производительности компьютерной техники постепенно повышались и требования к качеству передачи информации. Для удовлетворения возрастающих потребностей разрабатывались обновленные спецификации USB от версии 1.1 до 3.2 Gen2x2.
Читайте также: