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文章目录
  1. 什么是 USB?
  2. USB 接口类型
    1. 常见的 USB 接口
      1. Type-A:标准版 USB 接口
      2. Type-B:打印机设备常用
      3. Micro-B:移动设备的 USB 标准
      4. Type-C:USB 接口的未来
      5. 其他类型的 USB 接口
    2. Type-C 接口的优势
  3. USB 传输协议
    1. USB 版本历史
      1. 1.0 之前的版本
      2. USB 1.0
      3. USB 1.1
      4. USB 2.0
      5. USB 3.0(USB 3.1 Gen1)
      6. USB 3.1(USB 3.1 Gen2)
      7. USB 3.2
      8. 版本对比
    2. Type-C 与 USB 3.1
    3. Thunderbolt 3
  4. USB 4.0?

USB 科普

什么是 USB?

USB

维基百科的解释:

通用串行总线(英语:Universal Serial Bus,缩写:USB)是连接计算机系统与外部设备的一种串口总线标准,也是一种输入输出接口的技术规范,被广泛地应用于个人计算机和移动设备等信息通讯产品,并扩展至摄影器材、数字电视(机顶盒)、游戏机等其它相关领域。

在几年前,市面上常见的 USB 数据线都使用如下结构,一边 USB Type-A(主要用于连接电脑或充电器), 一边 USB Micro-B(主要用来连接手机或其他手持设备),主要还是因为安卓手机普遍使用这种类型的数据线进行充电。

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所以 USB 我们身边随处可见,而且必不可少。但是在 90 年代初期,人们的电脑桌上需要摆放一堆杂乱无章的线(虽然现在依然是一堆线,但好歹接口统一了),当时调制解调器需要一条线、键盘需要一条线,打印机也需要一条又粗又大的线。于是,USB 的发明者 阿杰伊 - 巴特 ( Ajay Bhatt),开始捣鼓 USB。

阿杰伊 - 巴特

目前全球有超过 100 亿台设备在使用 USB 数据线,如果每根数据线收取 1 分的专利费,那就赚发了。但是 USB 技术没有赚到任何的钱,因为为 USB 技术提供资助,并且拥有 USB 技术的全部专利的公司英特尔,它们免费开放了这项技术,不得不说英特尔在这方面还是表现很不错的。

USB 接口类型

上面说到的 USB Type-A、USB Micro-B 都是指 USB 的接口类型,作为最早开始使用的 USB Type-A 因为成本的考虑并没有做成两面都可插拔的方式,现在来看或许有些遗憾,不过好在 USB Type-C 横空出世,完美的解决了这个问题。

巴特在一次采访中说道: “当年我们做这个接口的时候,就是希望它能够解决 90 年代的线缆连接问题。以前的插头和连接器太多了,很复杂,人们用起来其实并不方便。我是希望能有一个接口,可以帮助一般的家庭能快速把计算机和打印机连接起来,并且能够打印他们需要的东西。只要这个接口足够方便,他们接上就会用,同时也不需要每次都打电话来向我求助,那我觉得这样的接口就足够。要让 USB 接口做到正反插都能兼容,其实并不容易。如果要用上这种设计,那就必须在 USB 接口上嵌入多一倍的电线和电路,那成本也必定要翻倍。”

在上个世纪 USB 接口更多是以普及为主要目标,所以为了让厂商和用户接受,USB 接口的设计采用更低成本的方案也是可以接受的,这个方案也为这个接口带来了普及的机会。

常见的 USB 接口

除了 USB Type-A 和 USB Type-C 之外,当然也有 USB Type-B ,以及 USB Micro-B,这四种是市面上常见的 USB 接口。

常见 USB 接口

Type-A:标准版 USB 接口

最常见的一种 USB 接口类型,在电脑上常用。

Type-B:打印机设备常用

打印机上最为常见和流行的一种数据接口类型。

Micro-B:移动设备的 USB 标准

Type-B 的便携版本,大部分安卓手机中采用的是 Micro USB 接口 (即 USB Micro-B),这种接口至今仍被广泛地应用在各种移动便携式设备上。

Type-C:USB 接口的未来

现在的各种笔记本、平板电脑甚至是智能手机都开始使用 USB Type-C 接口。

其他类型的 USB 接口

在 Micro-B 接口出现之前,还有一种 Mini-B 接口,又称迷你 USB。因为其 T 字型的造型,又被成为 T 字头。

Mini-B

此外,Micro-B 接口因为只兼容 USB 2.0 的协议,后面又出现了一种新的 兼容 USB 3.0 协议的 Micro-B 接口,有时也被称为 Micro-USB 3.0。

Micro-USB 3.0

当然,除了 Micro-B 和 Mini-B,Micro-A 和 Mini-A 也是存在的,只是实用性不太广,B 口都是 A 口的改良版。

Mini-USB
Micro-USB

Type-C 接口的优势

  1. 小巧精妙的设计:Type-C 接口的大小约为 8.3*2.5mm,差不多是 Type-A 接口的三分之一;同时可以正反插入,极大的方便了使用者。
  2. 支持 USB 3.1 (关于协议部分在文章后面讲)的全部功能:最大数据传输速度可达到 10Gbit / 秒,最大功率可达 100W,不管是在数据还是功率传输上都有十分明显的优势。
  3. 可扩展能力强:一个 USB Type-C 接口,可以承载充电、数据传输、视频传输、投影仪连接等多种功能。

USB 传输协议

Type-C 火爆的另一个原因就是与 Type-C 接口同时推出的 USB 3.1 标准,该标准极大的改善了数据线的数据传输的体验。

USB 版本历史

USB 的第一个版本既不是 0.1,也不是 1.0,而是从 0.7 开始的,1994 年 11 月 11 日发表了 USB V0.7 版本。

1.0 之前的版本

  • USB 0.7:1994 年 11 月发布。
  • USB 0.8:1994 年 12 月发布。
  • USB 0.9:1995 年 4 月发布。
  • USB 0.99:1995 年 8 月发布。
  • USB 1.0 RC:1995 年 11 月发布。

USB 1.0

1998 年 9 月发布。数据传输速率为 1.5Mbit/s (Low-Speed)。数据传输速率为 12Mbit/s(Full-Speed),修正 1.0 版已发现的问题。

Full Speed

USB 1.1

1996 年 1 月发布。数据传输速率为 1.5Mbit/s (Low-Speed)。

USB 2.0

2000 年 4 月发布。数据传输速率为 480Mbit/s(现在称作 Hi-Speed),但受限于 BOT 传输协议和 NRZI 编码方式,实际最高传输速度只有 35MByte/s 左右。关于 USB 2.0 的其他规范可以在 USB.org 查到。

Hi-Speed

USB 3.0(USB 3.1 Gen1)

2008 年 11 月发布。速度由 480Mbps 大幅提升到 5Gbps。USB 3.0 插座通常是蓝色的,并向下兼容 USB 2.0。

SuperSpeed

USB 3.1(USB 3.1 Gen2)

USB 3.0 推广小组于 2013 年 7 月 31 日宣布 USB 3.1 规格 [10],传输速度提升为 10Gb/s,比 USB3.0 的 5Gb/s 快上一倍,并向下兼容 USB 2.0/1.0,如果要得到 10Gb/s 的传输速度仍需在主机、目标端同时具备对应的芯片才能达成。

同时,USB 3.1 提高了之前对输出电流的限制,电力供应可高达 100w (20V/5A),也为现在手机的快充提供了支撑。

SuperSpeed+

USB 3.2

USB 3.2 是 2017 年 7 月 25 日 USB 开发者论坛(USB Implementers Forum)宣布基于 USB 3.1 改良推出的 USB 连接接口的最新版本,除了将传输速度从 10Gbps 倍增至 20Gbps。另外,从 USB 3.2 开始,Type-C 将成为唯一推荐的接口方案。

版本对比

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Type-C 与 USB 3.1

因为 USB 3.1 和 Type-C 是同一时间推出,所以很多人以为这是同一个东西,但是实际上并不是。 USB 3.1 只是由 USB 开发者论坛(USB Implementers Forum)推出的一种传输协议,而 Type-C 是一种 USB 接口形式。所以,USB 3.1 标准也可以用于 Type-A,Micro-USB 接口,只要开发商愿意进行开发,同时 Type-C 接口也可以采用 USB2.0、USB3.0、USB3.1 等传输标准。

Thunderbolt 3

Thunderbolt 3 简称 “雷电 3”,苹果的协议,同样使用 Type-C 接口。Thunderbolt 是苹果公司与 Intel 公司深度合作推出的一种技术,它融合了传统的 PCIE 数据传输技术和 DisplayPort 显示技术。最新的 Thunderbolt 3 将数据传输、视频输出和充电集合至一个小巧的接口中,接口最高带宽可达到 40Gb/s,是 USB3.0 的 8 倍,是 USB3.1 的 4 倍。

由于雷电 3 与 USB 3.1 都采用了 Type C 接口规格,看起来几乎完全相同。现在为了更好的区分两者,苹果最新的雷电 3 数据线上都会带有雷电标志。

雷电 3

尽管长得一样,但是两者在协议上还是有很大差距的。

- USB 3.1 Gen2 Thunderbolt 3
传输速度 10Gbps 40Gbps
像素 One 4K Two 4K
功率 100w 100w
支持协议 DisplayPort USB DisplayPort USB Thunderbolt PCI EXpress

USB 4.0?

因为因特尔既是 USB 开发者论坛成员,又是雷电 3 的制定者,所以 USB 4.0 其实就是 USB 兼容版本的 雷电 3。目前 USB 4 标准的全本还在修订中,预计正本今年下半年~~正式开机~~,所以大规模应用还需要 1 年后了。


文中大部分内容参考自 维基百科

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