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[導讀]USB:Universal Serial Bus,通用串行總線。USB最初由英特爾與微軟倡導發(fā)起,最大的特點是盡可能的實現(xiàn)熱插拔和即插即用。

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

USB總線是差分信號嗎?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?

針對這些疑問,本文講述USB相關的一些基礎知識。

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)。無預測及通過檢測功能。僅極少數(shù)出現(xiàn)在市場上。

USB 1.1:1998年9月發(fā)布

修正1.0版已發(fā)現(xiàn)的問題,大部分是關于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)在稱作Hi-Speed),但受限于BOT傳輸協(xié)議和NRZI編碼方式,實際最高傳輸速度只有35MByte/s左右。

USB OTG(On-The-Go)是USB2.0規(guī)格的補充標準。

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,電力供應可高達100W。

USB 3.2

在現(xiàn)有的USB Type-C數(shù)據(jù)在線實現(xiàn)雙通道,使用USB 3.2主機連接USB 3.2存儲設備,可以實現(xiàn)兩條通道10Gb/s的傳輸速度,理論上也就是相當接近于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。速度方面加倍來到兩條通道總共40Gb/s的傳輸速度。

3USB版本

USB-IF當前正式的主版本號只有USB 2.0和USB 3.2兩個。

(USB-IF:USB Implementers Forum,USB標準化組織)

USB標準化組織主版本只有兩個,但現(xiàn)在USB標準中,按照速度等級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,是一種串口總線標準,usb是“Universal Serial Bus”的縮寫;usb也是一種輸入輸出接口的技術規(guī)范,被廣泛地應用于個人電腦和移動設備等信息通訊產(chǎn)品,規(guī)范電腦與外部設備的連接和通訊。

usb接口是什么意思

通用串行總線是一種串口總線標準

通用串行總線(英語:Universal Serial Bus,縮寫:USB)是一種串口總線標準,也是一種輸入輸出接口的技術規(guī)范,被廣泛地應用于個人電腦和移動設備等信息通訊產(chǎn)品,并擴展至攝影器材、數(shù)字電視(機頂盒)、游戲機等其它相關領域。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是一個外部總線標準,規(guī)范電腦與外部設備的連接和通訊。USB接口具有熱插拔功能。USB接口可連接多種外設,如鼠標和鍵盤等。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,已成為當今電腦與大量智能設備的必配接口。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。對于大多數(shù)工程師來說,開發(fā)USB2.0接口產(chǎn)品主要障礙在于:要面對復雜的USB2.0協(xié)議、自己編寫USB設備的驅動程序、熟悉單片機的編程。這不僅要求有相當?shù)腣C編程經(jīng)驗、還能夠編寫USB接口的硬件(固件)程序。所以大多數(shù)人放棄了自己開發(fā)USB產(chǎn)品。

擴展知識

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年升級為USB 1.1,速度也大大提升到12Mb/s,在部分舊設備上還能看到這種標準的接口。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為此類接口類型。 [2] 如圖1所示。

USB 2.0

USB2.0規(guī)范是由USB1.1規(guī)范演變而來的。它的傳輸速率達到了480Mbps,折算為MB為60MB/s,足以滿足大多數(shù)外設的速率要求。USB 2.0中的“增強主機控制器接口”(EHCI)定義了一個與USB 1.1相兼容的架構。它可以用USB 2.0的驅動程序驅動USB 1.1設備。也就是說,所有支持USB 1.1的設備都可以直接在USB 2.0的接口上使用而不必擔心兼容性問題,而且像USB 線、插頭等等附件也都可以直接使用。

使用USB為打印機應用帶來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到10倍以上,在這個速度之下打印文件傳輸時間大大縮減。USB 2.0標準進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,該組織負責制定的新一代USB 3.0標準已經(jīng)正式完成并公開發(fā)布。USB 3.0的理論速度為5.0Gb/s,其實只能達到理論值的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,這樣算下來的理論速度也就4Gb/s,實際速度還要扣除協(xié)議開銷,在4Gb/s基礎上要再少點??蓮V泛用于PC外圍設備和消費電子產(chǎn)品。

USB 3.0在實際設備應用中將被稱為“USB SuperSpeed”,順應此前的USB 1.1 FullSpeed和USB 2.0 HighSpeed。預計支持新規(guī)范的商用控制器將在2009年下半年面世,消費級產(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)技術相比,新USB技術使用一個更高效的數(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)軟件堆棧和設備協(xié)議、5Gbps的集線器與設備、USB 2.0產(chǎn)品。

USB-IF最新的USB命名規(guī)范,原來的USB 3.0和USB 3.1將會不再被命名,所有的USB標準都將被叫做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兩個角色,所有的數(shù)據(jù)傳輸都由主機主動發(fā)起,而設備只是被動的負責應答。例如,在讀數(shù)據(jù)時,USB先發(fā)出讀命令,設備收到該命令后,才返回數(shù)據(jù)。比如我們的PC跟鼠標通訊,我們的PC是作為USB host角色,鼠標是作為USB device角色來工作。

2.USB接口種類介紹

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

USB Type A:該標準一般適用于個人電腦PC中,是應用于最廣泛的接口標準

USB Type B:一般用于3.5寸移動硬盤、以及打印機、顯示器等連接

USB Type C:USB Type C這個接口名稱是在USB 3.1時代之后出現(xiàn)的,該接口的亮點在于更加纖薄的設計、更快的傳輸速度(最高10Gbps)以及更強悍的電力傳輸(最高100W)。Type-C雙面可插接口最大的特點是支持USB接口雙面插入,主要面向更輕薄、更纖細的設備(未來可能統(tǒng)一手機平板的接口,取代Micro USB接口)。

總結說來USB Type-C具有以下特點:

1) 最大數(shù)據(jù)傳輸速度達到10Gbit/秒,也是USB 3.1的標準;

2) Type-C接口插座端的尺寸約為8.3mm×2.5mm纖薄設計;

3) 支持從正反兩面均可插入的“正反插”功能,可承受1萬次反復插拔;

4) 配備Type-C連接器的標準規(guī)格連接線可通過3A電流,同時還支持超出現(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、數(shù)碼攝像機、測量儀器以及移動硬盤等移動設備

在USB2.0時代,Micro USB口出現(xiàn)了,這是USB 2.0標準的一個便攜版本,Mini USB的下一代規(guī)格,比早期部分手機使用的Mini USB接口更小。這種接口是我們最常見的接口,我們手機的充電接口就是Micro USB接口。

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