Definisi Pin Antarmuka Modul Kamera USB

Modul Kamera USB menggunakan konektor standar untuk mengirimkan daya, data, dan sinyal kontrol antara kamera dan perangkat host. Memahami definisi pin ini sangat penting untuk pemecahan masalah, integrasi khusus, atau merancang perangkat keras yang kompatibel. Panduan ini merinci fungsi PIN untuk konektor USB umum, Berfokus pada tipe sinyal, pengiriman daya, dan persyaratan khusus protokol.

Jenis konektor USB standar dan tata letak pin
Modul Kamera USB biasanya menggunakan USB Type-A, Tipe-B, atau konektor tipe-C, masing -masing dengan konfigurasi pin yang berbeda.

Konektor USB Tipe-A dan Tipe-B
USB Tipe-A (sisi host) dan tipe-B (sisi perangkat) Konektor banyak digunakan dalam warisan dan kamera industri. Definisi pin mereka adalah sebagai berikut:

  • Pin 1 (VBUS): Memasok daya ke kamera, Biasanya 5V untuk USB 2.0 dan hingga 20V untuk pengiriman daya USB (USB PD) dalam USB 3.x/USB4.
  • Pin 2 (D-): Bagian dari pasangan data diferensial untuk USB 2.0 komunikasi. Mentransmisikan kecepatan rendah (1.5 MBPS), kecepatan penuh (12 MBPS), atau berkecepatan tinggi (480 MBPS) sinyal.
  • Pin 3 (D+): Melengkapi USB 2.0 pasangan diferensial. Host mendeteksi kecepatan koneksi perangkat dengan mengukur level tegangan pada d+/d-.
  • Pin 4 (Gnd): Memberikan referensi tanah umum untuk pengembalian daya dan sinyal.
    Untuk konektor USB 3.x tipe-B, pin tambahan mendukung transfer data superspeed:
  • Pin 5 (Sstx-): Mentransmisikan data superspeed diferensial dari host ke perangkat.
  • Pin 6 (SSTX+): Melengkapi pasangan transmisi superspeed.
  • Pin 7 (Ssrx-): Menerima data superspeed diferensial dari perangkat ke host.
  • Pin 8 (SSRX+): Melengkapi pasangan menerima superspeed.
  • Pin 9 (Gnd_drain): Tanah khusus untuk sinyal superspeed untuk mengurangi crosstalk.

Konektor USB Type-C dan mode alternatif
USB Type-C mendukung penyisipan reversibel, pengiriman daya yang lebih tinggi, dan mode alternatif (MISALNYA., Displayport, Petir). Pin kunci termasuk:

  • A1/A2/B1/B2 (Gnd): Beberapa pin tanah memastikan pengembalian sinyal yang stabil dan disipasi panas.
  • A4/A9/B4/B9 (VBUS): Pin listrik yang mampu memberikan hingga 100W (20V/5a) dengan USB PD.
  • A6/A7 (D+/d-): USB 2.0 pasangan diferensial untuk kompatibilitas ke belakang.
  • A3/A8 (CC1/CC2): Pin saluran konfigurasi untuk mendeteksi orientasi, menegosiasikan peran kekuasaan, dan mengaktifkan mode alternatif.
  • A5/B5 (SBU1/SBU2): Pin penggunaan sideband yang digunakan dalam mode alternatif (MISALNYA., sebagai saluran tambahan untuk DisplayPort).
  • A10/A11/B10/B11 (TX1- / TX1 +, TX2-/TX2+): SUPERSPEED PASIRAN PENGEMBALIAN UNTUK USB 3.X/USB4.
  • A12/A13/B12/B13 (RX1-/RX1+, Rx2-/rx2+): Superspeed menerima pasangan untuk USB 3.x/USB4.
    Kemampuan Dual-Role Type-C memungkinkan port yang sama bertindak sebagai host atau perangkat, dengan pin CC menentukan konfigurasi aktif.

Konektor mikro-USB (Dukungan warisan)
Kamera yang lebih tua dapat menggunakan konektor mikro-USB Type-B, yang memiliki kesamaan dengan tipe-B standar tetapi dalam faktor bentuk yang lebih kecil:

  • Pin 1 (VBUS): 5V Catu daya.
  • Pin 2 (D-): USB 2.0 Jalur data.
  • Pin 3 (D+): USB 2.0 Jalur data.
  • Pin 4 (PENGENAL): Digunakan dalam perjalanan (OTG) mode untuk mendeteksi peran host/perangkat (tidak ada di semua kamera mikro-USB).
  • Pin 5 (Gnd): Koneksi ground.
    Micro-USB tidak memiliki dukungan superspeed asli, membatasi ke USB 2.0 kecepatan.

Tipe sinyal dan karakteristik listrik
Setiap pin membawa tipe sinyal tertentu dengan level tegangan yang ditentukan, Impedansi, dan persyaratan waktu.

Sinyal daya (VBUS dan GND)

  • VBUS: Membawa kekuatan DC yang diatur (biasanya 5V ± 5% untuk USB 2.0, Hingga 20V untuk USB PD). Batas saat ini bervariasi: 500MA untuk USB 2.0, 900MA untuk USB 3.0, dan hingga 5A untuk USB PD.
  • Gnd: Memberikan referensi 0V untuk semua sinyal. Beberapa pin tanah di Type-C mengurangi resistensi dan meningkatkan perisai EMI.
  • Negosiasi pengiriman daya: Di USB PD, Pin CC mengkomunikasikan permintaan tegangan/arus antara host dan perangkat. Misalnya, Kamera mungkin meminta 9V/1.5A untuk streaming resolusi tinggi.

Sinyal data (D+/d-, Pasangan superspeed)

  • USB 2.0 Data (D+/d-): Sinyal diferensial dengan tegangan mode umum 0,3-0,7V. Impedansi harus dikendalikan 90 Ω ± 15% untuk meminimalkan refleksi.
  • Data superspeed (Pasangan TX/RX): USB 3.x menggunakan empat pasangan diferensial (dua transmisi, dua menerima) dengan pengkodean 8b/10b. Setiap pasangan memiliki impedansi karakteristik 85 Oh ± 10%.
  • Integritas sinyal: Jalur data berkecepatan tinggi memerlukan routing jejak PCB yang tepat (MISALNYA., Pencocokan panjang di dalam 50 mil) dan melindungi untuk menghindari crosstalk.

Sinyal kontrol (CC, SBU, PENGENAL)

  • Saluran konfigurasi (CC): Di USB Type-C, Pin CC mendeteksi orientasi steker, Iklankan kemampuan daya, dan memulai mode alternatif. Misalnya, Kamera mungkin menggunakan CC untuk memberi sinyal kompatibilitas DisplayPort.
  • Penggunaan sideband (SBU): Dalam mode alternatif seperti displayport, Pin SBU membawa sinyal tambahan (MISALNYA., HPD - Deteksi plug).
  • ID pin (Micro-USB): Di kamera yang diaktifkan OTG, keadaan pin ID (membumi atau mengambang) menentukan apakah perangkat bertindak sebagai host atau perifer.

Persyaratan pin khusus protokol
Protokol USB yang berbeda memaksakan kendala unik pada penggunaan dan pensinyalan pin.

USB 2.0 Mode protokol dan kecepatan penuh/berkecepatan tinggi

  • Deteksi Kecepatan: Host mengukur d+/d- tegangan selama enumerasi. Perangkat kecepatan penuh menarik d+ tinggi (3.3V), Sementara perangkat berkecepatan tinggi menggunakan urutan CHIRP pada D-/D+.
  • Mode penangguhan: Saat menganggur, USB 2.0 Perangkat memasuki status penangguhan, Mengurangi arus VBUS menjadi ≤500 μA. Host dapat membangunkan perangkat melalui sinyal bangun jarak jauh pada d+/d-.
  • Penanganan kesalahan: CRC Memeriksa dan mencoba kembali mekanisme memastikan integritas data. Pin harus mendukung pengiriman ulang tanpa degradasi sinyal.

USB 3.x Superspeed dan Enhanced Superspeed

  • Komunikasi dual-simplex: SuperSpeed menggunakan pangkalan yang terpisah dan menerima pasangan untuk operasi dupleks penuh. Pin harus mempertahankan kontinuitas impedansi di seluruh jejak dan konektor PCB.
  • Pelatihan tautan: Selama inisialisasi, Host dan perangkat menyesuaikan kesetaraan dan level tegangan pada pasangan TX/RX melalui LTSSM (Pelatihan Tautan dan Mesin Negara Status).
  • Manajemen Daya: USB 3.x memperkenalkan status kekuatan rendah U1/U2, dimana pin terpilih (MISALNYA., D+/d-) tetap aktif untuk sinyal bangun sementara pasangan superspeed ditenagai.

Integrasi USB4 dan Thunderbolt

  • Protokol Tunneling: USB4 terowongan pcie, Displayport, dan USB dalam satu koneksi. Pin seperti pasangan TX/RX secara dinamis beralih antar protokol berdasarkan negosiasi pin CC.
  • 80 Operasi GBPS: USB4 Gen 3 menggunakan keempat pasangan superspeed (8 jalur) untuk dua arah 40 GBPS per arah. Pin harus mendukung pengkodean PAM-3 untuk kecepatan data yang lebih tinggi.
  • Kompatibilitas mundur: Perangkat USB4 mempertahankan USB 2.0 (D+/d-) dan USB 3.x (Tx/rx) pin untuk memastikan kompatibilitas dengan host lama.

Penugasan pin khusus dan hak milik
Beberapa kamera memperluas definisi pin standar untuk fungsi tambahan.

Pin GPIO dan I2C untuk kontrol kamera

  • Input/output tujuan umum (Gpio): Produsen dapat menggunakan kembali pin yang tidak digunakan (MISALNYA., SBU di Type-C) sebagai GPIO untuk fitur seperti kontrol LED atau reset sensor.
  • Antarmuka I2C: Subset pin (MISALNYA., D+/d- di USB 2.0 atau baris khusus di konektor khusus) mungkin mengimplementasikan I2C untuk mengonfigurasi parameter kamera (MISALNYA., paparan, keseimbangan putih).
  • Memicu input: Kamera industri sering menggunakan pin untuk pemicu eksternal (MISALNYA., Tepi naik pada pin GPIO untuk menangkap bingkai).

Video analog melalui USB (Penggunaan non-standar)

  • Emulasi Komposit/S-Video: Jarang, Kamera mungkin overlay sinyal video analog pada pin USB (MISALNYA., Menggunakan D+ Sebagai Video Komposit). Ini membutuhkan pergeseran level dan tidak sesuai dengan spesifikasi USB.
  • Kekuatan atas USB: Beberapa kamera menarik kekuatan tambahan dari pin non-standar (MISALNYA., Menggunakan pin CC di Type-C untuk aplikasi arus rendah).

Sinkronisasi multi-kamera

  • Pin Genlock/TimeCode: Dalam pengaturan kamera stereo atau 360 °, PIN khusus mungkin mendistribusikan sinyal sinkronisasi (MISALNYA., A 10 Jam mhz) untuk menyelaraskan bingkai di seluruh perangkat.
  • Pin pemicu bingkai: Pin bersama dapat memicu penangkapan simultan di beberapa kamera, memastikan penyelarasan temporal.

Kesimpulan (Dikecualikan sesuai persyaratan)
Definisi pin modul kamera USB bervariasi berdasarkan jenis konektor dan pembuatan USB, dengan setiap pin yang melayani peran penting dalam pengiriman daya, transfer data, dan kontrol. Konektor standar seperti Tipe-A, Tipe-B, dan Type-C mematuhi spesifikasi USB-IF, Sementara implementasi khusus dapat memperluas fungsionalitas melalui GPIO atau mode alternatif. Memahami definisi ini memungkinkan integrasi yang mulus, Pemecahan masalah, dan kepatuhan dengan protokol USB, Memastikan operasi yang dapat diandalkan dalam aplikasi mulai dari elektronik konsumen hingga otomatisasi industri.