USB各版本基礎(chǔ)介紹

1 USB簡介

USB（Universal Seiral Bus，通用串行總線）是連接計算機(jī)系統(tǒng)與外部設(shè)備的一種串口總線標(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)用于個人計算機(jī)和移動設(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。

USB標(biāo)志及海神

1.3 USB歷史

USB接口由 Intel、Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC及Northern Telecom 等計算機(jī)公司和通信公司于1995年聯(lián)合制定，經(jīng)過近30年的發(fā)展，逐漸形成了現(xiàn)在的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

USB已經(jīng)迭代了USB1.0/1.1、USB2.0、USB3.x幾個版本，最終發(fā)展到了現(xiàn)在的USB4；傳輸速率也從最開始的1.5Mbps，大幅提高到了最新的40Gbps！

1.4 USB特點(diǎn)

USB傳輸標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了USB1.0/USB1.1->USB2.0->USB3.x->USB4.0的演進(jìn)。每個版本的標(biāo)志、傳輸速率和理論速度如下圖。

• USB 1.0 -> USB 2.0 Low-Speed
• USB 1.1 -> USB 2.0 Full-Speed

• USB 2.0 -> USB 2.0 High-Speed

• USB 3.0 -> USB 3.1 Gen1 -> USB 3.2 Gen1
• USB 3.1 -> USB 3.1 Gen2 -> USB 3.2 Gen2x1
• USB 3.2 -> USB 3.2 Gen2x2

• USB 4 -> USB 4 Gen3x2

• 規(guī)定低速傳輸速率為1.5Mbit/s
• 對外提供供電電壓為5V，最大電流500mA
• 一般適用于鼠標(biāo)、鍵盤等低速HID設(shè)備。
• 支持熱插

• USB1.1規(guī)定了全速傳輸速率為12Mbit/s,并兼容USB1.0的1.5Mbit/s
• 傳輸線纜最大長度3m
• 對外提供供電電壓為5V，最大電流500mA
• 一般適用于鼠標(biāo)、鍵盤、U盤，光驅(qū)等。
• 一個USB接口理論上可以支持127個設(shè)備。

• 具備480Mbit/s的高速傳輸速率，向下兼容低速1.5Mbit/s和全速12Mit/s
• 傳輸線纜最大長度5m
• 對外提供供電電壓為5V，最大電流500mA
• 通過HUB級聯(lián)的方式，一個USB接口理論上可以擴(kuò)展127個USB設(shè)備
• 支持 4種傳輸方式：控制傳輸、中斷傳輸、同步傳輸和塊傳輸。

超高速USB3.0規(guī)范于2008年11月17日于USB-IF組織推出。

• 提供更高的5.0Gbit/s的超高速傳輸速度，并向下兼容低速1.5Mbits/s、全速12Mbit/s和高速480Mbit/s傳輸速率

• 對外提供供電電壓為5V，最大電流900mA

• 傳輸線纜最大長度3m

• 增加了新的電源管理功能，支持待機(jī)、睡眠以及暫定模式，更加省電。

• 全雙工通訊。

• 速度翻番至10Gbps

• 新增USB A/V影音傳輸。更適合作為移動設(shè)備的輸出接口，尤其是可逆的Type-C。

• 將供電的最高允許標(biāo)準(zhǔn)提高到了20V/5A，供電100W。

• 必須使用USB Type-C接口才能達(dá)到10Gbps的速度。

• 第一代 USB 3.1 改名為 USB 3.2 Gen 1 又稱為第一代 USB 3.2，第二代 USB 3.1 改名為 USB 3.2 Gen 2 又稱為第二代 USB 3.2。就這樣，USB 3.1 也消失在了歷史長河。

• 新發(fā)布的 USB 3.2 （傳輸速度 20Gbps），叫做 USB 3.2 Gen 2x2 又稱為雙通道第二代 USB 3.2。之所以想出USB 3.2 Gen2x2這樣的名字，大概是因為它使用了USB Type-C接口的上下兩端全部pin腳，速度得以翻番。

• USB 3.2 Gen 1、USB 3.2 Gen 2、USB 3.2 Gen 2x2還各自有一個市場推廣命名，分別是SuperSpeed USB、SuperSpeed USB 10Gbps、SuperSpeed USB 20Gbps。

2019 年，USB4 發(fā)布，分為兩個版本，一個是 20Gbps，一個是 40Gbps。物理接口形態(tài)統(tǒng)一使用 USB Type-C 接口。

• 最大支持 40Gbps 帶寬

• 物理接口僅有 USB Type-C 一種

• 支持動態(tài)分配帶寬

• 可選是否支持 Thunderbolt 3，只有這樣才能達(dá)到最大帶寬 40Gbps

• 需要強(qiáng)制使用 USB-PD 充電協(xié)議

為了保證設(shè)備兼容性，USB所有協(xié)議都向下兼容！這個特點(diǎn)也是USB能廣泛應(yīng)用的一大原因！

USB硬件接口版本

3.1 USB Type A/B

USB Type A(左)和USB Type B(右)

USB Type A：該標(biāo)準(zhǔn)一般適用于個人電腦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寸移動硬盤、以及打印機(jī)、顯示器等連接。

3.2 USB Mini A/B

Mini USB Type A(左)和Mini USB Type B(右)

微型USB接口，適用于移動設(shè)備

Micro USB口是USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)的一個便攜版本，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。上一代我們的手機(jī)的充電接口就是Micro USB接口。

USB Type C接口

又稱 USB-C，作為新一代通用接口，集成 USB 數(shù)據(jù)、PD 充電、音視頻顯示輸出等功能，有望成為市場的統(tǒng)一接口。它是隨著 USB 3.1 （這里特指 USB 3.1 Gen2，現(xiàn)名：USB 3.2 Gen 2，下同）標(biāo)準(zhǔn)被提出來的。

USB4 只有 USB Type-C 一種物理接口。在傳輸鏈路上 USB4 分出了不同「隧道」來傳輸數(shù)據(jù)，并且能「動態(tài)分配帶寬」，根據(jù)每條「隧道」的實(shí)時情況，動態(tài)調(diào)整每一部分的帶寬。目前支持：數(shù)據(jù)傳輸（USB 3.2 隧道）、視頻傳輸（DisplayPort 1.4a 隧道）、可選隧道（PCI-E 隧道）三種。