USB Port ve Tiplerinin İncelenmesi

11 min readMay 20, 2022

USB, İngilizce “Universal Serial Bus” kelimesinin kısaltmasıdır. USB’nin türkçesi “Evrensel Seri Veriyolu” dur. 1990 yıllarında ofislerde kullanılan bilgisayarlarda seri, paralel ve çevre birimlerine özel kablolardan dolayı oluşan kablo karmaşasını ortadan kaldırmak amacıyla kullanılmaya başlanan, bilgisayarlar ile çevre birimleri, yazıcılar, kameralar, modemler ve taşınabilir depolama aygıtları arasındaki bağlantıyı basitleştiren, küçük ve ucuz bir çözüm olarak ortaya konulmasından dolayı popüler hale gelen, yıllar geçtikçe gelişen ve hızlanan seri haberleşme yöntemidir. USB, çevre birimlerinin bilgisayara takıldıkları anda tanınıp otomatik çalışmalarını (Tak-Çalıştır, Plug and Play(PnP)) sağlamaktadır. Bu yolla 127 tür cihazı çalıştırma imkânı vardır ve ek aparatlarla tek bağlantı noktasına birden fazla cihaz bağlanabilmektedir. USB standartları, USB Implementers Forum (USB-IF) adı verilen bir endüstri kuruluşu tarafından geliştirilmektedir ve sürdürülmektedir. Orijinal spesifikasyonunda, USB A ve B olarak iki konektör tipi tanımlamıştır. İmalatçılardan gelen spesifikasyon ve taleplerde yapılan revizyonlar, USB cihazları için kullanılan konektör tiplerini genişletmiştir ancak USB ürünlerinin çoğunda hala A ve B konnektör arayüzlerini çoğunlukla kullanmaktadır [1].

USB Port Tipleri ve Uygulama Alanları

USB Type A

Bilgisayarlarda ve şarj adaptörlerinde kullanılan A tipi USB konnektöler; düz, dikdörtgen yapısı sayesinde kullanıcının kolayca bağlantıya geçmesini ve bağlantıyı kesmesini kolaylaştırır. Ayrıca yuvarlak pinler yerine düz bağlantılar sayesinde bağlanmaya ve çıkarmaya dayanıklıdır [2].

**Şekil 3.1:** USB A-Tip Erkek Konnektör

**Şekil 3.2:** USB A-Tip Erkek Konnektör

**Şekil 3.3:** USB A-Tip Erkek Konnektör

A tipi USB konnektörler, USB1.0, USB1.1 ve USB2.0 hız protokollerini desteklemektedir ve VCC(+5V), Data+, Data-, Toprak pinleri olmak üzere dört pin barındırmaktadır [3].

**Şekil 5:** USB A-Tip Konnektör Pin Bağlantıları

USB Type B

B Tipi USB konnektörler genellikle yazıcıları ve harici sabit sürücüleri gibi çevre birim aygıtlarını bilgisayara bağlamak için kullanılır, çok yaygın bir konnektör tipi değildir ve kareye benzer bir şekle sahiptir, üst uçları hafif eğimlidir. Ortaya çıkma amacı, iki ucu USB A tip olan kablolarda olduğu gibi iki cihazı(iki bilgisayar vb.) birbirine bağlayarak cihazların zarar görmesinin önlenmesidir [3].

**Şekil 6.1:** USB B-Tip Erkek Konnektör

**Şekil 6.2:** USB B-Tip Erkek Konnektör

**Şekil 6.3:** USB B-Tip Erkek Konnektör

A tipi USB konnektörler gibi B tipi USB konnektörlerde USB1.0, USB1.1 ve USB2.0 hız protokollerini desteklemektedir ve VCC(+5V), Data+, Data-, Toprak pinleri olmak üzere dört pin barındırmaktadır.

**Şekil 8:** USB A-Tip Konnektör Pin Bağlantıları

USB Mini-B (5 Pin)

USB Mini B tipi konnektörler, USB B tipi konnektörlere benzer şekilde USB çevre aygıtlarında kullanılır. Bu konektör tipi, USB B tipi konnektörlerinin boyutlarının büyük olmasından ve PDA’lar, dijital kameralar ve cep telefonları gibi küçük cihazlara uygun olmamasından dolayı daha küçük konnektörler üretmek amacıyla geliştirilmiştir. USB-IF (USB Implementers Forum) tarafından onaylanmıştır [3].

**Şekil 9.1:** USB Mini B Tip Erkek Konnektör

**Şekil 9.2:** USB Mini B Tip Erkek Konnektör

**Şekil 9.3:** USB Mini B Tip Erkek Konnektör

Mobil cihazların ve diğer çevre birimlerinin bir USB merkezi olarak çalışmasını USB On-The-Go(OTG) sağlayan ekstra bir kimlik pini de dahil olmak üzere VCC(+5V), Data+, Data-, Toprak pinleri ile birlikte 5 pine sahiptir.

**Şekil 10:** USB Mini B Tip Konnektör Pin Numaraları ve Bağlantıları

USB Mini-B (4 Pin)

USB Mini-B tipi konnektörlerin 4 pine sahip olan tipinin, 5 pine sahip olan modelinden farkları; daha küçük olması, USB OTG desteği sağlayan 5. Pini olmaması ve USB-IF (USB Implementers Forum) tarafından onaylanmış olmamasıdır. Genellikle dijital fotoğraf makinelerinde kullanılır [3].

**Şekil 11.2:** USB Mini B (4 Pin) Tip Erkek Konnektör

**Şekil 11.3:** USB Mini B (4 Pin) Tip Erkek Konnektör

**Şekil 12:** USB Mini B (4 Pin) Tip Konnektör Pin Numaraları ve Bağlantıları

Micro-USB A

Micro-USB A tipi konnektörler, cep telefonları, GPS üniteleri, PDA’lar ve dijital kameralar gibi yeni mobil cihazlarda kullanılır. Mikro-USB A, USB Mini-b’ye göre fiziksel olarak daha daha küçüktür. Ayrıca 480 Mbps’lik ve USB OTG özelliklerinin yüksek aktarım hızını desteklemektedir [3].

**Şekil 13.2:** Micro-USB A Tip Erkek Konnektör

**Şekil 13.3:** Micro-USB A Tip Erkek Konnektör

A ve B tipi USB konnektörler gibi Micro-USB A tipi konnektörlerde USB1.0, USB1.1 ve USB2.0 hız protokollerini desteklemektedir. Mobil cihazların ve diğer çevre birimlerinin bir USB merkezi olarak çalışmasını, USB On-The-Go(OTG), sağlayan ekstra bir kimlik pini de dahil olmak üzere VCC(+5V), Data+, Data-, Toprak pinleri ile birlikte 5 pine sahiptir.

**Şekil 14:** Micro-USB A Tip Konnektör Pin Numaraları ve Bağlantıları

Micro-USB B

Micro-USB B tipi konnektörler, Android cep telefonları, GPS üniteleri, PDA’lar ve dijital kameralar gibi yeni mobil cihazlarda kullanılır. Mikro-USB A, USB Mini-B’ye göre fiziksel olarak daha daha küçüktür, 480 Mbps’lik ve USB OTG özelliklerinin yüksek aktarım hızını desteklemektedir. USB-IF (USB Implementers Forum) tarafından onaylanmıştır. Micro-USB A tip konnektörlerden tek farkı, iki köşesinin kıvrımlı olmasıdır [3].

**Şekil 15.2:** Micro-USB B Tip Erkek Konnektör

**Şekil 15.3:** Micro-USB B Tip Erkek Konnektör

A ve B tipi USB konnektörler gibi Micro-USB B tipi konnektörlerde USB1.0, USB1.1 ve USB2.0 hız protokollerini desteklemektedir. Mobil cihazların ve diğer çevre birimlerinin bir USB merkezi olarak çalışmasını, USB On-The-Go(OTG), sağlayan ekstra bir kimlik pini de dahil olmak üzere VCC(+5V), Data+, Data-, Toprak pinleri ile birlikte 5 pine sahiptir.

**Şekil 16:** Micro-USB B Tip Konnektör Pin Numaraları ve Bağlantıları

USB 3.0 A-Type

USB 3.0 A-Type konnektörler şekil olarak USB A-Type konektörler ile aynıdır fakat “SuperSpeed” olarak bilinen veri aktarımını ve 5GBit/sn bant genişliğini sağlamak için iç tarafında ek pinler bulunmaktadır. USB1.0, USB1.1 ve USB2.0 hız protokolleri ile geriye dönük olarak uyumlu olmakla birlikte yeni sürüm olan USB 3.1 ile de uyumludur. Ancak USB 3.0 ve USB 3.1 hızlarından yararlanmak için iki cihazında protokolü desteklemesi gerekmektedir. Genellikle mavi renktedirler ve “SS” logosuna sahiptirler. Çoğunlukla bilgisayarlarda ve ana bilgisayar denetçilerinde kullanılırlar [4].

**Şekil 17.2:** USB 3.0 A-Type Erkek Konnektör

**Şekil 17.3:** USB 3.0 A-Type Erkek Konnektör

USB 3.0 A-Type konnektörler, VCC(+5V), Data+, Data-, Toprak pinlerini barındırmakla birlikte USB A-Type konnektörlere ek olarak SuperSpeed receiver differential pair, Sinyal dönüşü için Toprak ve SuperSpeed transmitter differential pair pinleri ile birlikte 9 pin bulundurmaktadır [8].

**Şekil 18:** USB 3.0 A-Type Konnektör Bağlantıları

USB 3.0 B-Type

USB 3.0 B-Type konnektörler, USB SuperSpeed uygulamalarında küçük cihazlara veri ve güç taşımak için tasarlanmıştır. Sabit sürücülerde, dijital kameralarda, cep telefonlarında ve yüksek hız gerektiren küçük çevresel aygıtlarda kullanılır. USB1.0, USB1.1 ve USB2.0 hız protokolleri ile geriye dönük olarak uyumlu değildir. USB 3.0 B konnektöründen farkı, küçük olması sayesinde küçük cihazlarda kullanılmaya daha elverişli olmasıdır [9].

**Şekil 19.2:** USB 3.0 B-Type Erkek Konnektör

**Şekil 19.3:** USB 3.0 B-Type Erkek Konnektör

**Şekil 20:** USB 3.0 B-Type Konnektör Bağlantıları

USB 3.0 Micro B

**Şekil 21.3:** USB 3.0 Micro B Tip Erkek Konnektör

**Şekil 22.1:** USB 3.0 Micro B Tip Dişi Konnektör

**Şekil 22.2:** USB 3.0 Micro B Tip Dişi Konnektör

**Şekil 22.3:** USB 3.0 Micro B Tip Dişi Konnektör

USB Micro 3.0 B Tip konnektörler, VCC(+5V), Data+, Data-, Toprak pinlerini barındırmakla beraber USB A-Type konnektörlere ek olarak SuperSpeed receiver differential pair, Sinyal dönüşü için Toprak ve SuperSpeed transmitter differential pair pinleri ve USB 3.0 B-Type konnektörlere ek olarak DPWR(USB OTG) ve DPWR Toprak bağlantısı ile birlikte 11 pin bulundurmaktadır [8].

**Şekil 23:** USB 3.0 Micro B Tip Konnektör Bağlantıları

USB Type C

USB-C veya USB Type-C konnektörü, piyasadaki en yeni USB konnektörüdür. Küçük cihazlara çok hızlı veri (USB 3.0 hızının 2 katı, 10 Gbit/s’e kadar) ve hızlı şarj vb. uygulamalarında kullanılmak üzere yüksek güç taşımak(USB Power Delivery özelliği sayesinde güç ve şarj için 20 volt, 5 amper ve 100 watt’a kadar), DisplayPort özelliği sayesinde video ve dört kanallı ses(hoparlör ve mikrofon) aktarımına olanak sağlayarak HDMI portlarının yerine kullanılabilmek, kısaca tek konnektör çeşidi ile bir çok amacı karşılayabilmek amacıyla üretilmiştir. Yeni nesil cep telefonlarında, bilgisayarlarda taşınabilir belleklerde ve yüksek çözünürlüklü görüntü aktarımlarında kullanılmaktadır [9].

USB-C konnektörü, tersine çevrilebilir, simetrik bir tasarıma sahiptir. Ayrıca çift tarafı USB Type C konnektörler cihazların birbirine zarar vermeden kullanılabilmesini sağlamaktadır.

**Şekil 25.1:** USB Type C Erkek Konnektör

**Şekil 25.2:** USB Type C Erkek Konnektör

**Şekil 25.3:** USB Type C Erkek Konnektör

USB1.0, USB1.1, USB2.0, USB 3.0 ve USB 3.1 hız protokollerini desteklemektedir.

**Şekil 26:** USB Type C Dişi Konnektör Pin Bağlantıları

**Şekil 27:** USB Type C Erkek Konnektör Pin Bağlantıları

· D+ ve D- pinleri USB 2.0 bağlantısı için kullanılan diferansiyel çiftlerdir. Konnektör üzerinde iki D+ ve iki D- pini bulunmaktadır.
· VBUS ve GND pinleri sinyaller için güç girişi ve dönüşü için kullanılır. Standart VBUS voltajı 5V’tur ancak cihazların 20V’a kadar farklı voltaj değerlerini seçmesine olanak sağlar. Ayrıca 5A’ya kadar akım akıtarak maksimum 100W güç sağlayabilir. Yüksek güç, büyük cihazların şarj edilmesine olanak sağlar.
· TX ve RX pinleri USB 3.0 / USB 3.1 protokolü için kullanılan diferansiyel çiftlerdir. Konnektör üzerinde iki set RX diferansiyel çifti pini ve iki set TX diferansiyel çifti pini bulunmaktadır.
CC1 ve CC2 pinleri kanal yapılandırma pinleridir. Kabloda akımın akacağı yönü, akım seviyesini ve voltaj seviyesini belirlemede kullanılır.

**Şekil 28:** USB Type C Konnektör CC1 ve CC2 Pinlerinin Kullanımı

· VCONN pini yüksek seviyede güç akışıyla birlikte hızlı veri aktarabilmek için kullanılan pindir. Kabloda zayıflayan sinyali güçlendirebilmek ve kablonun neden olduğu kayıpları azaltabilmek için bir sürücü çipi bulundurur. 5V 1W güç uygulanarak kablodaki çip etkinleştirilebilir.
· SBU1 VE SBU2 pinleri Alternatif Modda kullanılan düşük hızlı sinyal pinleridir [5], [6], [7].

USB Hız Protokolleri

USB 1.0 ve USB 1.1

USB 1.0, 1996’da piyasaya çıkmış olup teknik olarak USB’nin ilk sürümü olmasına rağmen hiç pazara sürülmemiştir. 1998’da piyasaya çıkan USB 1.1 kullanılan ilk standart haline gelmiştir. USB 1.1, 12Mbps’de veri aktarım hızına ve 100mA maksimum akım transferine sahiptir. USB 1.0, USB Type A ve USB Type B konnektörlerinde kullanılmıştır, USB 1.1 ise bu konnektörlere ek olarak USB Mini A ve USB Mini B konnektörlerinde kullanılmıştır. Konnektörlerin iç tarafı beyazdır [1], [9].

**Şekil 30:** USB 1.1, USB Mini B Konnektöründe Kullanımı

USB 2.0

USB 2.0, 2003 yılında piyasaya sürülmüştür. 480Mbps veri aktarım hızına sahiptir ve 2.5V’ta 1.8A güç aktarımı sağlayabilmektedir. USB Type A ve USB Type B, USB Mini A ve USB Mini B konnektörlerinde kullanılmaktadır. Ayrıca revize edilmiş hali USB Micro B konnektörünü destekleyerek USB OTG kullanımını da sağlamaktadır [10].

Daha hızlı versiyonlarının geliştirilmesine rağmen halen cep telefonlarında, bilgisayarlarda, harici belleklerde, foroğraf makinelerinde ve yazıcılarda kullanılabilmektedir. Konnektörlerinin iç tarafı genellikle siyahtır ancak beyaz olanlarıda vardır.

USB 3.0, USB 3.1 ve USB 3.2

USB 3.0, 2008 yılında piyasaya sürülmüştür. SuperSpeed 5 GBit/sn veri aktarım hızına sahiptir ve 5V’ta 900mA güç aktarımı sağlayabilmektedir. USB Type A, USB Type B, USB Type C ve USB Micro B konnektörleri ile kullanılmaktadır. Konnektörlerin iç tarafı mavidir [10].

USB 3.1, 2013 yılında piyasaya sürülmüştür. SuperSpeed+, 10GBit/s veri aktarım hızına sahiptir. 9V-100W güç çıkışı sağlayabilmektedir. USB 3.0 gibi USB 3.1’de USB Type A, USB Type B, USB Type C ve USB Micro B konnektörleri ile kullanılmaktadır. Konnektörlerin iç tarafı genellikle teal(koyu cyan) rengidir [1].

**Şekil 32:** USB 3.0 ve USB 3.1 Konnektör Tipleri

USB 3.2, 2017 yılında piyasaya sürülmüştür. SuperSpeed+, 20GBit/s veri aktarım hızına sahiptir. USB 3.1 gibi 9V-100W güç çıkışı sağlayabilmektedir. USB 3.0 ve USB 3.1’den farklı olarak sadece USB Type C konnektörlerle kullanılabilmektedir.

Harici disk, bilgisayar, cep telefonu ve HD video kamera gibi yüksek hız ve güç gerektiren cihazlarda veri aktarımı ve şarj işlemlerini gerçekleştirmek amacıyla kullanılmaktadır [8].

USB 4.0

USB 4.0, 2019 yılında piyasaya sürülmüştür. SuperSpeed+ ve Thunderbolt 3, 40 GBit/s veri aktarım hızına sahiptir. USB 3.2 gibi sadece USB Type C konnektörlerle kullanılabilmektedir. Yeni bir teknoloji olduğu için kullanımı ilerleyen zamanlarda daha da yaygınlaşacaktır [10].

**Şekil 33:** USB 4 , USB Type C ile Kullanımı

Tablo 1’de USB Protokollerinin karşılaştırması gösterilmiştir.

**Tablo 1:** USB Protokolleri Karşılaştırması [10]

Örnek Uygulama

Örnek uygulama olarak Arduino Uno ve DTH11 sıcaklık sensörü kullanılarak bir termometre hazırlanmıştır ve ölçülen sıcaklık değeri Python kodları kullanılarak USB port üzerinden bilgisayar ekranında görüntülenmiştir.

**Şekil 34:** Arduino Uno ve DHT11 Sıcaklık Sensörü ile Termometre Uygulaması

**Şekil 35:** Uygulamanın Bilgisayar Ekranı Çıktısı

**Şekil 36:** Sıcaklık Ölçümünde Arduino Uno Üzerinde Kullanılan Kod

**Şekil 37:** Sıcaklık Verisini Bilgisayar Ekranına Yazdıran Kod

KAYNAKÇA

[1] Wikipedia, USB, ”https://tr.wikipedia.org/wiki/USB”

[2] Wikipedia, USB Hardware, “https://en.wikipedia.org/wiki/USB_hardware#Pinouts”

[3] Newex, USB Connector Type Guide, “https://www.newnex.com/usb-connector-type-guide.php”

[4] Monofe, USB Kablo Çeşitleri, “https://www.monofe.com/blog-detay.php?id=36”

[5] Medium, USB Type-C™’s Configuration Channel, “https://medium.com/@leung.benson/usb-type-c-s-configuration-channel-31e08047677d”

[6] Elektrikport, USB-C ve Pinout Özellikleri, “https://www.elektrikport.com/teknik-kutuphane/usb-c-ve-pinout-ozellikleri/21913#ad-image-2”

[7] Computer Coaching, USB-C Pin Çıkışı Kılavuzu, “https://computercoach.co.nz/tu/usb-c-pin-cikisi-kilavuzu-hangi-pimler-kontrol-ediyor/”

[8] AGG Software, USB 3 PINOUTS AND SIGNALS AND CONNECTOR TYPES, “https://www.aggsoft.com/usb-pinout-cable/usb3.htm”

[9] C2G, USB CONNECTOR GUIDE — GUIDE TO USB CABLES, “https://www.cablestogo.com/learning/connector-guides/usb#!c-type”

[10] Tripplite, USB: Port Types and Speeds Compared, “https://www.tripplite.com/products/usb-connectivity-types-standards”