Почему разъемы USB подходят только в одну сторону?

24

Почему USB-штекеры подходят только к USB-портам?

Простите мое невежество, но есть несколько типов вилок, которые являются "всенаправленными" и не должны быть ориентированы определенным образом, чтобы соответствовать соответствующей вилке (в соответствии с формой). В случае с USB, когда вы пытаетесь подключить один из них вслепую, это может немного раздражать, если вы пытаетесь сделать это в обратном порядке.

Я предполагаю, что это связано с распиновкой, но тогда почему стандарт USB просто не согласовывает «вывод 1», когда что-то подключено, или использует функционально симметричную раскладку распиновки?

joelpt
источник
1
Это на самом деле не имеет ничего общего с расположением выводов. Если вы сделаете штекер, который можно подключить обоими способами, то также будет легко заставить распиновку работать. Подумайте о ключе от машины, который можно вставить в любом случае.
Kellenjb
2
Разъемы USB будут двунаправленными в будущем :) en.m.wikipedia.org/wiki/USB_Type-C
Майкл Леонард

Ответы:

24

Разъемы MOST в мире допускают только одну механическую ориентацию.

Те, которые не являются ориентированными на ориентацию, обычно являются "концентрическими", такими как знакомые 2,5 / 3,5 / 6-мм штекеры на наушниках и тому подобное. Там, где они имеют более 2 проводников, контакты для проводников на внутреннем конце гнезда перемещаются по проводникам для наконечника, когда вставляются заглушки. Необходимо следить за тем, чтобы эти ложные кратковременные соединения не вызывали проблем.

Разъемы питания переменного тока в некоторых системах могут быть нечувствительными к полярности, но это может привести к проблемам с безопасностью, когда между двумя контактами есть некоторые различия в характеристиках, помимо их способности обеспечивать питание. например, во многих системах питание от сети заземляется с помощью одного проводника, по существу, с потенциалом земли. Изменение двухконтактных контактов может привести к исправному подключению к сети, но может обойти системы защиты и безопасности.

НО подавляющее большинство штепсельных и розеточных систем чувствительно к ориентации.
Рассмотрим разъемы для клавиатур и мышей (DB9, PS / 2, теперь USB), любые 3-контактные разъемы питания, разъемы питания прицепа, телефонные и сетевые разъемы (RJ10, RJ11, RJ45, ...), XLR / Cannon и аналогичные аудио разъемы, видео разъемы для мониторов («IBM» / Apple / Other), разъемы SCART AV, DMI, ...
Люди хорошо к этому привыкли.
Почему USB должен быть другим?

НО, полноразмерный USB имеет два разъема питания и два сигнальных разъема. Сигнальные соединения достаточно легко можно поменять местами.
Но замена двух подключений к источнику питания требует правильной маршрутизации + ve и -ve сигналов.
Это можно сделать с помощью диодного моста и двух диодов, но падение напряжения примерно на 1,2 В представляет собой потерю примерно 25% напряжения и немедленную потерю мощности на 25%. Эту проблему можно решить с помощью механического автоматического переключения - по существу, реле или с помощью электронных переключателей с низким падением напряжения (MOSFET или другие), но стоимость и сложность не оправданы ввиду простоты «правильного подключения».

Системы Im Mini и Micro USB с потенциально большим количеством проводников, на которые можно было бы обратить внимание из-за избыточного расположения контактов, но это приводит к потере потенциальных ресурсов (размера или контактов) и все еще приводит только к двум возможным выравниваниям, с поворотом на 180 градусов. Вы все еще не можете вставить его выровненным по длинной стороне вертикально или под углом.


Супер решение:

Для конечного соединителя рассмотрим эти два проводника, полностью функционально симметричные гемафродитные соединители.

  • Мало того, что они могут быть ориентированы в двух направлениях вращения, но нет «штекерного» или «розеточного» разъема - оба «штекер» и «розетка» идентичны.

Эта схема может быть распространена на большее количество проводников с использованием коаксиального устройства. Это разъем General Radio GR874. Если вы когда-нибудь встретите что-то, используя их, вы можете быть уверены, что находитесь в присутствии величия :-).

введите описание изображения здесь

Много много еще того же

Рассел МакМахон
источник
3
@Russel - Более простой способ решения проблемы с подключением к источнику питания подтверждается разъемами MagSafe на ноутбуках Apple: просто сделайте его симметричным, удвоив количество подключений:[D1] [+5] [GND] [+5] [D2]
Кевин Вермеер,
Вы не можете просто поменять местами сигнальные линии USB. Насколько мне известно, стандарт USB2.0 не требует инверсии полярности, а последовательности перечисления (а также обнаружение сброса, использующие подтягивающий резистор на D +) не сработают, если вы перевернете линии, не говоря уже о том, что все данные будут инвертированы.
Том Карпентер
Это отличный ответ. Небольшое примечание - GR874 также соединяются только в двух направлениях на 180 градусов относительно друг друга. Таким образом, они должны быть повернуты на четверть оборота каждый (в противоположных направлениях), чтобы правильно ориентироваться.
sscirrus
15

Три причины:

  1. Обратная совместимость
    Стандарт USB был начат в 1994 году , а версия 1.0 стала официальной в 1996 году . DB-25 (для «D-subminiature», серьезно нет) был стандартным портом принтера. Все с этой даты все еще обратно совместимо с оригинальной спецификацией. Создание всенаправленного разъема было бы несовместимостью, что недопустимо для организации по стандартизации, которая регулирует USB.
  2. Стоимость
    Как упомянуто mikeselectricstuff , это добавит дополнительную стоимость и / или размер. Размер - это цель дизайна USB (о чем свидетельствует тенденция от USB-B к USB-mini до USB-micro), а стоимость всегда является целью дизайна.
  3. Размещение логотипа
    Нет, правда. Спецификация USB требует, чтобы все совместимые кабели размещали USB-трезубец: введите описание изображения здесь
    на верхней стороне разъема. Вот полуофициальная ссылка :

    Стандартный USB-трезубец должен быть на верхней части обоих разъемов, как описано в главе 6 спецификации USB 2.0.

    Вы должны будете купить спецификацию USB, если хотите прямо изо рта лошади. (Между прочим, я считаю, что это очень подходящая идиома для организаций по стандартизации, которые не выпускают свои стандарты бесплатно!) Если бы разъем был обратимым, маркировка могла бы быть невидимой, или маркировка должна была бы быть с обеих сторон, что сделало бы производителей кабелей несчастными.

Кстати, последний пункт, хотя он может показаться довольно требовательным к организации стандартов USB, требующим его, является полезным . Как описано в этой статье Lifehacker , вы можете определить, каким образом подключить USB-кабель, найдя трезубец и сориентировав его «вверх». Если, конечно, темно, и вы не можете видеть трезубец ... в этом случае я рекомендую вам включить свет и перейти в положение, где вы можете видеть, что вы делаете.

Кевин Вермеер
источник
6
Все, что говорит ответ, «они никогда не были». Вы спросили, ПОЧЕМУ они не являются - это говорит о том, что они не были тогда, поэтому они все еще не сейчас. Это та же самая причина, по которой большинство людей ездят на работу на одну и ту же сторону дороги каждый день, но не потому, что данная сторона дороги используется в абсолютном выражении. С полноразмерным разъемом USB A вы можете определить ориентацию в абсолютной темноте, используя кончик пальца / ноготь. Тяжелее для Mini / Micro bus все еще выполнимо.
Рассел МакМахон
Как примечание, у меня был компьютер Acer, у которого передние разъемы USB были перевернуты - только один из их недостатков :)
clabacchio
2
Вы все еще можете найти правильную ориентацию штекера в темноте, поскольку на тисненом логотипе выбито, и вы можете почувствовать, на какой стороне штекера он находится ...
Count Zero
Почему производители были бы недовольны тиснением логотипа с обеих сторон? Это кажется тривиальной операцией.
sharptooth
1
@RussellMcMahon - Извините, я недостаточно четко разъяснил пункт № 1 - Их никогда не было, потому что когда альтернативой был DB-9, USB был уже намного лучше. Другие причины (в основном стоимость) будут диктовать, что он не был всенаправленным в '96. Сейчас может показаться очевидным, что USB может быть меньше, быстрее и иметь всенаправленный разъем, но когда он был изобретен, эти функции были неосуществимы.
Кевин Вермеер
6

Существует также причина, которая не была упомянута, и она связана с концепцией пока-ига (спасибо моему другу, который изучает промышленное проектирование).

Принцип заключается в том, что правильно спроектированные соединители не должны оставлять места для двусмысленности, особенно когда возможны сбои или риски для безопасности. Перефразируя закон Мерфи,

Если есть какой-то способ сделать это неправильно, он (кто-то) будет.

Как и старая дискета, которая входит в отверстие только в одном направлении, а также SD-карты, хороший дизайн подразумевает также, что у конечного пользователя почти нет шансов подключить его неправильно, и в идеале не должно быть никаких сомнений.

Это не причина для того, чтобы не делать его симметрично связанным, но поскольку он имеет ориентацию, он сделан таким образом, что вы не можете подключить его неправильно.

клабаккио
источник
Флоппи- диски с радостью перевернутся с ног на голову, и среди владельцев более дешевых домашних компьютеров с односторонними дисками была такая традиция. Или вы имели в виду жесткий пластиковый корпус 3,5 дюйма, последний вздох гораздо более старой технологии?
Крис Страттон,
@ChrisStratton Я имел в виду действительно жесткий, 3,5 "один, другим всего несколько лет слишком много для моего опыта :)
clabacchio
6

Я понимаю другие ответы здесь, а также я согласен, что это значительное неудобство. Я разработал всенаправленный 4-контактный разъем, который использует только 2x контакта для достижения всех 4 возможных ориентаций.

Посмотри:

всенаправленный кабель

Нейт Ферреро
источник
Очень интересно. Использование прямоугольного разъема (например, USB), смоделированного по этой схеме, может быть еще более полезным, поскольку некоторым устройствам (телефонам) действительно нужно что-то как можно более тонкое вдоль одной оси. И я не думаю, что прямоугольный разъем действительно сложнее подключить «слепой», чем квадратный разъем, предполагая, что его можно подключить любым способом.
Joelpt
Присоединяйтесь к форуму USB и попросите их создать симметричный коннектор, или начните свой собственный форум и получите бай-ин от одного или двух крупных поставщиков ...
Dagelf
1
@Dagelf: Ваш комментарий немного запаздывает, так как они уже сделали это в августе 2014 года
Бен Фойгт
4

Потому что это добавит ненужных затрат. Подавляющее большинство разъемов являются направленными, и предоставление всенаправленного разъема, вероятно, вызовет путаницу, так как люди подумают, что его необходимо подключить определенным образом.

mikeselectricstuff
источник
2
Я не уверен в том, что люди смущены этим. Смотрите разъем питания переменного тока во многих местах. Но я видел, как люди не понимают, что неправильно вставить USB-штекер.
Граф Ноль
+1 за стоимость . Производители компьютеров и периферийных устройств, которые разработали дизайн USB-разъема, заботятся о каждом никеле стоимости производства своего продукта, даже если это ПК за 1000 долларов. Тем более, если это карта памяти за 5 долларов.
Фотон
2

С августа 2014 года в USB появился новый разъем типа C, полностью обратимый, в дополнение к более высоким пределам мощности, контакты для видеосигналов (больше не нужны порты «MHL» на мобильных телефонах, которые в основном совместимы только с микро- Скорость передачи USB и SuperSpeed ​​(до 10 Гбит / с).

http://www.usb.org/press/USB_Type-C_Specification_Announcement_Final.pdf

Унаследованные USB-контакты имеют параллельные контакты в симметричных местах на обеих сторонах разъема, что позволяет использовать кабели преобразователя для старых устройств, которые не могут выполнять определение ориентации. Новые контакты также размещаются в симметричных местах, но вместо того, чтобы замыкаться на их отражения, полярность определяется автоматически (вероятно, с помощью устаревших ориентационных контактов).

Эти разъемы быстро завоевывают популярность, поэтому разъемы, которые подходят только одним способом, скоро должны стать просто памятью.

Бен Фойгт
источник
1

Клиентские устройства USB полагаются на питание от хостов USB.

Цитата из Википедии:

Стандартные разъемы были специально предназначены для обеспечения направленной топологии сети USB: разъемы типа A на хост-устройствах, которые подают питание, и разъемы типа B на целевых устройствах, которые получают питание. Это предотвращает случайное подключение двух источников питания USB друг к другу, что может привести к опасно высоким токам, сбоям в цепи или даже пожару. USB не поддерживает циклические сети, и стандартные разъемы от несовместимых USB-устройств сами по себе несовместимы. Википедия

МСМ
источник
Но это объясняет причину однонаправленной связи (женщина-мужчина), а не
асимметрию
Асимметрия делает направленность более очевидной. Вы не будете пытаться подключить штекер типа «А» к розетке типа «В».
MSMS
5
Это еще одна тема: OP спрашивает, почему вы можете вставить USB-штекер в обратном порядке, но в правильную розетку ... и это не зависит от типа или типа мужчины или женщины.
Клабаккио
0

Я тоже не понимаю, почему нет.

У меня есть флешка, у которой нет металлического корпуса; это просто пластиковый прямоугольник, который идет в слот хоста. Это менее надежно, чем с, но, очевидно, дешевле сделать. Он вписывается в хост-слоты USB в обоих направлениях - но только с одним набором контактов, имеет требуемую ориентацию.

Поэтому, если бы я поместил набор контактов на другую сторону устройства и перешел на уже существующие, не было бы значения, в какую ориентацию я его подключил. Затем наложите трезубец на / обе / стороны устройства. То же самое будет работать для кабелей, а не только для карт памяти.

Недостатки, которые я вижу: - Снижение прочности кабеля и соединения - но кабели можно заменять и заменять в любом случае - Повышение стоимости изготовления контактов + кроссовера - хотя это будет несколько (возможно, полностью) компенсировано отсутствием металлического корпуса. Плюс, я был бы готов заплатить еще 5 долларов за крутой двунаправленный кабель в любом случае

Это будет просто работать, и многие жизни будут - очень маленьким, но очень часто - улучшаться!

редактировать: ах. У Sandisk есть патент на это. http://www.google.com/patents/US7666035?printsec=drawing#v=onepage&q&f=false

Ник
источник
На самом деле, если вы поместите контакты на другую сторону этого устройства, оно просто закроется против экрана розетки. Тем не менее, разъем мог бы быть спроектирован как FireWire (который использует прокладки с обеих сторон языка) в первую очередь.
Ян Вернье