USB：Universal Serial Bus，通用串行總線。USB最初由英特爾與微軟倡導(dǎo)發(fā)起，最大的特點(diǎn)是盡可能的實(shí)現(xiàn)熱插拔和即插即用。

USB總線是差分信號(hào)嗎?什么是USB 2.0、USB 3.0?什么是低速、全速、高速?什么是Type-A、Type-B、Type-C?

針對(duì)這些疑問(wèn)，本文講述USB相關(guān)的一些基礎(chǔ)知識(shí)。

2USB發(fā)展歷程

較早版本

USB 0.7：1994年11月發(fā)布。

USB 0.8：1994年12月發(fā)布。

USB 0.9：1995年4月發(fā)布。

USB 0.99：1995年8月發(fā)布。

USB 1.0 RC：1995年11月發(fā)布。

USB 1.0：1996年1月發(fā)布

數(shù)據(jù)傳輸速率為1.5Mbit/s(Low-Speed)。無(wú)預(yù)測(cè)及通過(guò)檢測(cè)功能。僅極少數(shù)出現(xiàn)在市場(chǎng)上。

USB 1.1：1998年9月發(fā)布

修正1.0版已發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，大部分是關(guān)于USB Hubs。最早被采用的修訂版。數(shù)據(jù)傳輸速率為12Mbit/s(Full-Speed)。

USB 2.0：2000年4月發(fā)布

增加更高的數(shù)據(jù)傳輸速率480Mbit/s(現(xiàn)在稱(chēng)作Hi-Speed)，但受限于BOT傳輸協(xié)議和NRZI編碼方式，實(shí)際最高傳輸速度只有35MByte/s左右。

USB OTG(On-The-Go)是USB2.0規(guī)格的補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)。

USB 3.0：2008年11月發(fā)布

速度由480Mbps大幅提升到5Gbps，USB 3.0插座通常是藍(lán)色的，并向下兼容USB 2.0。

USB 3.1：2013年7月31日發(fā)布

傳輸速度提升為10Gb/s，比USB3.0的5Gb/s快上一倍，并向下兼容USB 2.0/1.0，電力供應(yīng)可高達(dá)100W。

USB 3.2

在現(xiàn)有的USB Type-C數(shù)據(jù)在線實(shí)現(xiàn)雙通道，使用USB 3.2主機(jī)連接USB 3.2存儲(chǔ)設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)兩條通道10Gb/s的傳輸速度，理論上也就是相當(dāng)接近于20Gb/s。

USB 4：2019年9月3日發(fā)布

采用Thunderbolt 3協(xié)議規(guī)格，使Thunderbolt 3設(shè)備將能兼容于USB 4，現(xiàn)有3.2及2.0也向下兼容。速度方面加倍來(lái)到兩條通道總共40Gb/s的傳輸速度。

3USB版本

USB-IF當(dāng)前正式的主版本號(hào)只有USB 2.0和USB 3.2兩個(gè)。

(USB-IF：USB Implementers Forum，USB標(biāo)準(zhǔn)化組織)

USB標(biāo)準(zhǔn)化組織主版本只有兩個(gè)，但現(xiàn)在USB標(biāo)準(zhǔn)中，按照速度等級(jí)和連接方式分為以下幾種版本：USB 1.0、 1.1、 2.0、 3.0、 3.1、 3.2。

usb接口是通用串行總線的意思，是一種串口總線標(biāo)準(zhǔn)，usb是“Universal Serial Bus”的縮寫(xiě);usb也是一種輸入輸出接口的技術(shù)規(guī)范，被廣泛地應(yīng)用于個(gè)人電腦和移動(dòng)設(shè)備等信息通訊產(chǎn)品，規(guī)范電腦與外部設(shè)備的連接和通訊。

usb接口是什么意思

通用串行總線是一種串口總線標(biāo)準(zhǔn)

通用串行總線(英語(yǔ)：Universal Serial Bus，縮寫(xiě)：USB)是一種串口總線標(biāo)準(zhǔn)，也是一種輸入輸出接口的技術(shù)規(guī)范，被廣泛地應(yīng)用于個(gè)人電腦和移動(dòng)設(shè)備等信息通訊產(chǎn)品，并擴(kuò)展至攝影器材、數(shù)字電視(機(jī)頂盒)、游戲機(jī)等其它相關(guān)領(lǐng)域。最新一代是USB4，傳輸速度為40Gbit/s，三段式電壓5V/12V/20V，最大供電100W ，新型Type C接口允許正反盲插。

USB是一個(gè)外部總線標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范電腦與外部設(shè)備的連接和通訊。USB接口具有熱插拔功能。USB接口可連接多種外設(shè)，如鼠標(biāo)和鍵盤(pán)等。USB是在1994年底由英特爾等多家公司聯(lián)合在1996年推出后，已成功替代串口和并口，已成為當(dāng)今電腦與大量智能設(shè)備的必配接口。USB版本經(jīng)歷了多年的發(fā)展，到如今已經(jīng)發(fā)展為USB4版本。對(duì)于大多數(shù)工程師來(lái)說(shuō)，開(kāi)發(fā)USB2.0接口產(chǎn)品主要障礙在于：要面對(duì)復(fù)雜的USB2.0協(xié)議、自己編寫(xiě)USB設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序、熟悉單片機(jī)的編程。這不僅要求有相當(dāng)?shù)腣C編程經(jīng)驗(yàn)、還能夠編寫(xiě)USB接口的硬件(固件)程序。所以大多數(shù)人放棄了自己開(kāi)發(fā)USB產(chǎn)品。

擴(kuò)展知識(shí)

USB 1.0

USB 1.0是在1996年出現(xiàn)的，速度只有1.5Mb/s(位每秒); 1998年升級(jí)為USB 1.1，速度也大大提升到12Mb/s，在部分舊設(shè)備上還能看到這種標(biāo)準(zhǔn)的接口。USB1.1是較為普遍的USB規(guī)范，其高速方式的傳輸速率為12Mbps，低速方式的傳輸速率為1.5Mbps(b是Bit的意思)，b/s 一般表示位傳輸速度，bps 表示位傳輸速率，數(shù)值上相等。B/s與b/s，BPS(字節(jié)每秒)與bps(位每秒)不能混淆。1MB/s(兆字節(jié)/秒)=8Mbps(兆位/秒)，12Mbps=1.5MB/s，大部分MP3為此類(lèi)接口類(lèi)型。 [2] 如圖1所示。

USB 2.0

USB2.0規(guī)范是由USB1.1規(guī)范演變而來(lái)的。它的傳輸速率達(dá)到了480Mbps，折算為MB為60MB/s，足以滿足大多數(shù)外設(shè)的速率要求。USB 2.0中的“增強(qiáng)主機(jī)控制器接口”(EHCI)定義了一個(gè)與USB 1.1相兼容的架構(gòu)。它可以用USB 2.0的驅(qū)動(dòng)程序驅(qū)動(dòng)USB 1.1設(shè)備。也就是說(shuō)，所有支持USB 1.1的設(shè)備都可以直接在USB 2.0的接口上使用而不必?fù)?dān)心兼容性問(wèn)題，而且像USB 線、插頭等等附件也都可以直接使用。

使用USB為打印機(jī)應(yīng)用帶來(lái)的變化則是速度的大幅度提升，USB接口提供了12Mbps的連接速度，相比并口速度提高達(dá)到10倍以上，在這個(gè)速度之下打印文件傳輸時(shí)間大大縮減。USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步將接口速度提高到480Mbps，是普通USB速度的20倍，更大幅度降低了打印文件的傳輸時(shí)間。

USB 3.0

由Intel、微軟、惠普、德州儀器、NEC、ST-NXP等業(yè)界巨頭組成的USB 3.0Promoter Group宣布，該組織負(fù)責(zé)制定的新一代USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)正式完成并公開(kāi)發(fā)布。USB 3.0的理論速度為5.0Gb/s，其實(shí)只能達(dá)到理論值的5成，那也是接近于USB 2.0的10倍了。USB3.0的物理層采用8b/10b編碼方式，這樣算下來(lái)的理論速度也就4Gb/s，實(shí)際速度還要扣除協(xié)議開(kāi)銷(xiāo)，在4Gb/s基礎(chǔ)上要再少點(diǎn)?？蓮V泛用于PC外圍設(shè)備和消費(fèi)電子產(chǎn)品。

USB 3.0在實(shí)際設(shè)備應(yīng)用中將被稱(chēng)為“USB SuperSpeed”，順應(yīng)此前的USB 1.1 FullSpeed和USB 2.0 HighSpeed。預(yù)計(jì)支持新規(guī)范的商用控制器將在2009年下半年面世，消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品已經(jīng)上市。

USB 3.1

USB 3.1 Gen2是最新的USB規(guī)范，該規(guī)范由英特爾等公司發(fā)起。數(shù)據(jù)傳輸速度提升可至速度10Gbps。與USB 3.0(即USB 3.1 Gen1)技術(shù)相比，新USB技術(shù)使用一個(gè)更高效的數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)，并提供一倍以上的有效數(shù)據(jù)吞吐率。它完全向下兼容現(xiàn)有的USB連接器與線纜。

USB 3.1 Gen2兼容現(xiàn)有的USB 3.0(即USB 3.1 Gen1)軟件堆棧和設(shè)備協(xié)議、5Gbps的集線器與設(shè)備、USB 2.0產(chǎn)品。

USB-IF最新的USB命名規(guī)范，原來(lái)的USB 3.0和USB 3.1將會(huì)不再被命名，所有的USB標(biāo)準(zhǔn)都將被叫做USB 3.2，考慮到兼容性，USB 3.0至USB 3.2分別被叫做USB 3.2 Gen 1、USB 3.2 Gen 2、USB 3.2 Gen 2x2 。

USB 4.0

USB4.0 規(guī)范由 USB 實(shí)施者論壇于 2019 年 8 月 29 日發(fā)布。USB4 基于Thunderbolt 3協(xié)議。它支持 40 Gbit/s 吞吐量，兼容 Thunderbolt 3，并向后兼容 USB 3.2 和 USB 2.0。

SB是通用串行總線(Universal Serial Bus)，分為HOST/DEVICE兩個(gè)角色，所有的數(shù)據(jù)傳輸都由主機(jī)主動(dòng)發(fā)起，而設(shè)備只是被動(dòng)的負(fù)責(zé)應(yīng)答。例如，在讀數(shù)據(jù)時(shí)，USB先發(fā)出讀命令，設(shè)備收到該命令后，才返回?cái)?shù)據(jù)。比如我們的PC跟鼠標(biāo)通訊，我們的PC是作為USB host角色，鼠標(biāo)是作為USB device角色來(lái)工作。

2.USB接口種類(lèi)介紹

目前我知道的有幾種USB種類(lèi)：type-A,type-B,type-C,mini usb,macro usb,apple lightning，分別如下圖：

USB Type A：該標(biāo)準(zhǔn)一般適用于個(gè)人電腦PC中，是應(yīng)用于最廣泛的接口標(biāo)準(zhǔn)

USB Type B：一般用于3.5寸移動(dòng)硬盤(pán)、以及打印機(jī)、顯示器等連接

USB Type C：USB Type C這個(gè)接口名稱(chēng)是在USB 3.1時(shí)代之后出現(xiàn)的，該接口的亮點(diǎn)在于更加纖薄的設(shè)計(jì)、更快的傳輸速度(最高10Gbps)以及更強(qiáng)悍的電力傳輸(最高100W)。Type-C雙面可插接口最大的特點(diǎn)是支持USB接口雙面插入，主要面向更輕薄、更纖細(xì)的設(shè)備(未來(lái)可能統(tǒng)一手機(jī)平板的接口，取代Micro USB接口)。

總結(jié)說(shuō)來(lái)USB Type-C具有以下特點(diǎn)：

1) 最大數(shù)據(jù)傳輸速度達(dá)到10Gbit/秒，也是USB 3.1的標(biāo)準(zhǔn);

2) Type-C接口插座端的尺寸約為8.3mm×2.5mm纖薄設(shè)計(jì);

3) 支持從正反兩面均可插入的“正反插”功能，可承受1萬(wàn)次反復(fù)插拔;

4) 配備Type-C連接器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格連接線可通過(guò)3A電流，同時(shí)還支持超出現(xiàn)有USB供電能力的“USB PD”，可以提供最大100W 的電力。

一般用于數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、測(cè)量?jī)x器以及移動(dòng)硬盤(pán)等移動(dòng)設(shè)備

在USB2.0時(shí)代，Micro USB口出現(xiàn)了，這是USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)便攜版本，Mini USB的下一代規(guī)格，比早期部分手機(jī)使用的Mini USB接口更小。這種接口是我們最常見(jiàn)的接口，我們手機(jī)的充電接口就是Micro USB接口。