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工作原理

USB是一個外(wai)部總線(xian)標準，規范電腦(nao)與外(wai)部設備的(de)(de)(de)連接(jie)和(he)通訊。USB接(jie)口(kou)(kou)具有(you)熱(re)插拔功能(neng)(neng)。USB接(jie)口(kou)(kou)可(ke)連接(jie)多種外(wai)設，如(ru)鼠標和(he)鍵盤等(deng)。USB是在1994年底由(you)英(ying)特爾等(deng)多家(jia)公司聯合(he)在1996年推出(chu)后，已(yi)成功替代串口(kou)(kou)和(he)并口(kou)(kou)，已(yi)成為當今電腦(nao)與大量(liang)智(zhi)能(neng)(neng)設備的(de)(de)(de)必配接(jie)口(kou)(kou)。USB版本(ben)經歷了(le)多年的(de)(de)(de)發(fa)展，到如(ru)今已(yi)經發(fa)展為3.1版本(ben)。對于大多數(shu)工(gong)程師來說，開發(fa)USB2.0接(jie)口(kou)(kou)產品主要障(zhang)礙在于：要面對復雜的(de)(de)(de)USB2.0協議、自己(ji)編寫USB設備的(de)(de)(de)驅動程序、熟悉單片機(ji)的(de)(de)(de)編程。這不(bu)僅要求有(you)相當的(de)(de)(de)VC編程經驗、還能(neng)(neng)夠編寫USB接(jie)口(kou)(kou)的(de)(de)(de)硬件(jian)(jian)（固件(jian)(jian)）程序。所以(yi)大多數(shu)人(ren)放棄了(le)自己(ji)開發(fa)USB產品。

發展歷程

USB 1.0

USB 1.0是在(zai)(zai)1996年(nian)出現的，速(su)(su)(su)度(du)只有1.5Mb/s(位(wei)(wei)每秒)；1998年(nian)升級(ji)為(wei)USB1.1，速(su)(su)(su)度(du)也大大提(ti)升到(dao)12Mb/s，在(zai)(zai)部分(fen)舊(jiu)設備(bei)上還能看到(dao)這種標準的接口(kou)。USB1.1是較(jiao)為(wei)普遍(bian)的USB規范，其高速(su)(su)(su)方(fang)式的傳(chuan)輸(shu)速(su)(su)(su)率為(wei)12Mbps，低速(su)(su)(su)方(fang)式的傳(chuan)輸(shu)速(su)(su)(su)率為(wei)1.5Mbps（b是Bit的意(yi)思(si)），b/s一般(ban)表示位(wei)(wei)傳(chuan)輸(shu)速(su)(su)(su)度(du)，bps表示位(wei)(wei)傳(chuan)輸(shu)速(su)(su)(su)率，數值上相(xiang)等。B/s與(yu)b/s，BPS(字節每秒)與(yu)bps（位(wei)(wei)每秒）不能混(hun)淆。1MB/s（兆字節/秒）=8Mbps（兆位(wei)(wei)/秒），12Mbps=1.5MB/s，大部分(fen)MP3為(wei)此類接口(kou)類型(xing)。

USB 2.0

USB2.0規范是由USB1.1規范演變而來的(de)(de)(de)。它(ta)的(de)(de)(de)傳(chuan)輸速率達(da)到了(le)480Mbps，折(zhe)算為MB為60MB/s，足以滿足大多數外設(she)的(de)(de)(de)速率要求。USB 2.0中的(de)(de)(de)“增(zeng)強(qiang)主機控制器接(jie)口(kou)”（EHCI）定義了(le)一個與(yu)USB 1.1相兼(jian)容(rong)的(de)(de)(de)架(jia)構。它(ta)可(ke)(ke)以用USB 2.0的(de)(de)(de)驅動程序驅動USB 1.1設(she)備(bei)。也(ye)就是說，所有支持(chi)USB 1.1的(de)(de)(de)設(she)備(bei)都(dou)可(ke)(ke)以直(zhi)接(jie)在USB 2.0的(de)(de)(de)接(jie)口(kou)上使用而不(bu)必擔(dan)心(xin)兼(jian)容(rong)性問題，而且像(xiang)USB 線、插(cha)頭等等附件(jian)也(ye)都(dou)可(ke)(ke)以直(zhi)接(jie)使用。

使用(yong)USB為打印(yin)機應(ying)用(yong)帶來的變(bian)化則是(shi)(shi)速度(du)(du)的大(da)幅度(du)(du)提升，USB接(jie)口提供(gong)了12Mbps的連接(jie)速度(du)(du)，相比并口速度(du)(du)提高達到(dao)10倍(bei)以上，在這個(ge)速度(du)(du)之(zhi)下打印(yin)文(wen)件(jian)傳輸(shu)時間(jian)大(da)大(da)縮減。USB 2.0標準進一(yi)步將接(jie)口速度(du)(du)提高到(dao)480Mbps，是(shi)(shi)普通USB速度(du)(du)的20倍(bei)，更大(da)幅度(du)(du)降低(di)了打印(yin)文(wen)件(jian)的傳輸(shu)時間(jian)。

USB 3.0

由(you)Intel、微軟、惠(hui)普、德州(zhou)儀(yi)器、NEC、ST-NXP等業界巨頭組成的(de)USB 3.0Promoter Group宣布，該組織(zhi)負責制定的(de)新一代USB 3.0標(biao)準已經正式完成并公開(kai)(kai)發(fa)布。USB 3.0的(de)理(li)論速(su)(su)度為5.0Gb/s，其(qi)實(shi)只能達到理(li)論值的(de)5成，那也是接(jie)近于USB 2.0的(de)10倍(bei)了。USB3.0的(de)物理(li)層采用8b/10b編(bian)碼方式，這樣算下來的(de)理(li)論速(su)(su)度也就4Gb/s，實(shi)際(ji)速(su)(su)度還要扣(kou)除協(xie)議開(kai)(kai)銷，在(zai)4Gb/s基礎上要再少點。可(ke)廣泛(fan)用于PC外圍(wei)設備和消(xiao)費電子產品。

USB 3.0在實(shi)際設備應(ying)用(yong)中將(jiang)被稱為“USB SuperSpeed”，順應(ying)此前的USB 1.1 FullSpeed和USB 2.0 HighSpeed。預計支持新(xin)規(gui)范的商用(yong)控制器將(jiang)在2009年下(xia)半年面世，消(xiao)費(fei)級產品已經上市。

USB 3.1

USB 3.1 Gen2是(shi)最新(xin)的USB規范(fan)，該規范(fan)由英特(te)爾等公司發起。數據傳輸速度提(ti)升可至速度10Gbps。與USB 3.0（即(ji)USB 3.1 Gen1）技術相(xiang)比(bi)，新(xin)USB技術使(shi)用一(yi)個更高效(xiao)的數據編碼系(xi)統，并提(ti)供(gong)一(yi)倍以(yi)上的有效(xiao)數據吞吐率(lv)。它完全向(xiang)下兼容現有的USB連接器(qi)與線纜。

USB 3.1 Gen2兼(jian)容(rong)現(xian)有的USB 3.0（即USB 3.1 Gen1）軟件堆棧和設備(bei)(bei)協議、5Gbps的集線(xian)器與設備(bei)(bei)、USB 2.0產品。

USB-IF最(zui)新的USB命名規范，原(yuan)來的USB 3.0和USB 3.1將(jiang)會不(bu)再被(bei)命名，所有(you)的USB標準都將(jiang)被(bei)叫(jiao)做USB 3.2，考(kao)慮(lv)到兼容性，USB 3.0至USB 3.2分別(bie)被(bei)叫(jiao)做USB 3.2 Gen 1、USB 3.2 Gen 2、USB 3.2 Gen 2x2 。

主要優點

USB設(she)備主要具(ju)有以下優點：

1.可以熱插拔。就是用戶在使用外接設備時，不需要關機(ji)再開機(ji)等(deng)動作，而是在電腦工作時，直接將USB插上使用。

2.攜帶(dai)方便(bian)。USB設(she)備(bei)大(da)多以“小(xiao)、輕、薄”見長，對用戶來說，隨身攜帶(dai)大(da)量數據時，很方便(bian)。當然(ran)USB硬盤是首要之(zhi)選了。

3.標準統一。大家常見的(de)(de)是IDE接(jie)口的(de)(de)硬盤(pan)，串口的(de)(de)鼠標鍵盤(pan)，并口的(de)(de)打(da)印機掃描儀，可是有(you)了USB之(zhi)后(hou)，這(zhe)些應用外設(she)統統可以(yi)用同樣的(de)(de)標準與個人電腦連接(jie)，這(zhe)時就有(you)了USB硬盤(pan)、USB鼠標、USB打(da)印機等(deng)等(deng)。

4.可以連(lian)(lian)(lian)接(jie)多個(ge)(ge)(ge)設(she)(she)備。USB在(zai)個(ge)(ge)(ge)人電(dian)腦上往往具有(you)多個(ge)(ge)(ge)接(jie)口(kou)，可以同時連(lian)(lian)(lian)接(jie)幾(ji)個(ge)(ge)(ge)設(she)(she)備，如果(guo)接(jie)上一個(ge)(ge)(ge)有(you)四個(ge)(ge)(ge)端口(kou)的(de)USB HUB時，就可以再連(lian)(lian)(lian)上；四個(ge)(ge)(ge)USB設(she)(she)備，以此類推，盡可以連(lian)(lian)(lian)下去，將你家(jia)的(de)設(she)(she)備都同時連(lian)(lian)(lian)在(zai)一臺個(ge)(ge)(ge)人電(dian)腦上而不會有(you)任何問(wen)題(注：最(zui)高可連(lian)(lian)(lian)接(jie)至127個(ge)(ge)(ge)設(she)(she)備)。

接口布置

USB是一種(zhong)常用的(de)pc接(jie)口，它只有4根(gen)線，兩根(gen)電源兩根(gen)信號(hao)，故信號(hao)是串行傳輸的(de)，usb接(jie)口也稱為串行口，usb2.0的(de)速度可(ke)以(yi)達到480Mbps。可(ke)以(yi)滿足各種(zhong)工業和民用需要。

USB接口(kou)(kou)的(de)(de)(de)(de)輸(shu)出電壓和電流(liu)是(shi)：+5V，500mA。實(shi)際上有誤差，最(zui)大不能超過+/-0.2V，也就是(shi)4.8--5.2V。usb接口(kou)(kou)的(de)(de)(de)(de)4根線一般是(shi)下面這樣(yang)分配的(de)(de)(de)(de)，需(xu)要注意的(de)(de)(de)(de)是(shi)千萬不要把正負(fu)極(ji)弄(nong)反(fan)了，否則會燒掉usb設備或者電腦的(de)(de)(de)(de)南橋芯片(pian)：黑線：gnd；紅線：vcc；綠線：data+；白(bai)線：data-。

USB接口顏色

一般的排列方式是：紅(hong)白綠黑從左(zuo)到右。

定義：

紅色(se)－USB電源：標(biao)有－VCC、Power、5V、5VSB字樣(yang)。

白色(se)－USB數據線：（負）－DATA-、USBD-、PD-、USBDT-。

綠色－USB數據(ju)線：（正）－DATA+、USBD+、PD+、USBDT+。

黑色－地(di)線(xian)：GND、Ground。

接口種類

隨(sui)著(zhu)各(ge)種數碼(ma)設(she)備(bei)的(de)大量普(pu)及(ji)，特別是(shi)MP3和(he)數碼(ma)相(xiang)機的(de)普(pu)及(ji)，我們周圍的(de)USB設(she)備(bei)漸漸多了起(qi)來。然而這些(xie)設(she)備(bei)雖(sui)然都是(shi)采(cai)用了USB接口，但是(shi)這些(xie)設(she)備(bei)的(de)數據線(xian)并不(bu)完全相(xiang)同。這些(xie)數據線(xian)在連(lian)接PC的(de)一(yi)端(duan)都是(shi)相(xiang)同的(de)，但是(shi)在連(lian)接設(she)備(bei)端(duan)的(de)時候，通常出于體積的(de)考慮而采(cai)用了各(ge)種不(bu)同的(de)接口。下面簡(jian)單介紹Mini類(lei)型sub接口的(de)各(ge)種應用。

B-5Pin

這(zhe)種接(jie)口(kou)可以(yi)(yi)說是最常見(jian)的一(yi)種接(jie)口(kou)了，這(zhe)種接(jie)口(kou)由于防誤插性能(neng)出(chu)眾(zhong)，體(ti)積也比(bi)較小巧(qiao)，所以(yi)(yi)正在贏(ying)得越(yue)來越(yue)多的廠商的重視，如今(jin)這(zhe)種接(jie)口(kou)廣泛出(chu)如今(jin)讀卡器、MP3、數(shu)碼相機以(yi)(yi)及(ji)移(yi)動硬(ying)盤上。

B-4Pin

這種接口常見于(yu)以下品(pin)牌的(de)數碼(ma)產品(pin)：奧林巴斯的(de)C系(xi)列(lie)和E系(xi)列(lie)，柯(ke)達的(de)大部分(fen)數碼(ma)相機，三星的(de)MP3產品(pin)(如Yepp)，SONY的(de)DSC系(xi)列(lie)，康(kang)柏的(de)IPAQ系(xi)列(lie)產品(pin)。

Mini B型4Pin還有一種形(xing)式，那就是(shi)Mini B型4Pin Flat。顧名思義(yi)，這種接口比Mini B型4Pin要更加扁平，在設備(bei)中的應用也比較廣泛。

B-8Pin

Mini B型(xing)8Pin Round

這種接口和前(qian)面的普通(tong)型(xing)比起來，就是將(jiang)原來的D型(xing)接頭改成了圓(yuan)形接頭，并且為(wei)了防止(zhi)誤插在一邊設計了一個凸起。

這(zhe)種接(jie)頭可以見于一些Nikon的數碼(ma)相機，CoolPix系列比較(jiao)多見。雖(sui)然Nikon一直堅持用這(zhe)種接(jie)口，但(dan)是在(zai)一些較(jiao)新的機型中，例如D100和CP2000也都采用了(le)普(pu)及度最高的Mini B型5Pin接(jie)口。

B-8Pin-2×4

這(zhe)種接(jie)口也是(shi)(shi)一(yi)種比(bi)較常(chang)見的(de)接(jie)口了，例如iRiver的(de)著名的(de)MP3系(xi)列，其(qi)中號稱(cheng)“鐵(tie)三角(jiao)”的(de)180TC，以(yi)及該(gai)系(xi)列的(de)很(hen)多其(qi)他(ta)產品采用的(de)均是(shi)(shi)這(zhe)種接(jie)口。這(zhe)種接(jie)口的(de)應(ying)用范圍(wei)也還算是(shi)(shi)廣(guang)，不過(guo)從(cong)iRiver自3XX系(xi)列全面換成Mini B型5Pin的(de)接(jie)口后(hou)，這(zhe)種規格明顯(xian)沒有Mini B型5Pin搶眼了。

Micro USB

符合USB2.0規范(fan)，支(zhi)持12Mbit/s的數據傳輸速率。該模塊按照Microport接口將控制(zhi)引腳，便于與(yu)支(zhi)持 Microport接口的主控制(zhi)器相連。

2009年10月26日在瑞士日內瓦舉辦的(de)國際電聯ITU-T第五(wu)研究組(SG5)全會上完成了"通(tong)用移動終端(duan)及其它ICT設備的(de)電源適配器(qi)和充(chong)電器(qi)方案"框架標準(zhun)討論并通(tong)過，并申(shen)請進(jin)入報批程(cheng)序。這(zhe)實際意味著全球都將統一(yi)手(shou)機(ji)充(chong)電器(qi)標準(zhun)。

type-C

Type-C，是一種全新的(de)USB接(jie)(jie)口(kou)(kou)形式，它(ta)伴隨(sui)最(zui)新的(de)USB 3.1標(biao)準橫空出世(shi)(shi)。由USB-IF組(zu)(zu)織于2014年8月份發布，是USB標(biao)準化(hua)組(zu)(zu)織為了解決USB接(jie)(jie)口(kou)(kou)長(chang)期以(yi)來物理接(jie)(jie)口(kou)(kou)規范(fan)不統一，電能只能單(dan)向傳輸等(deng)弊端而制定(ding)的(de)全新接(jie)(jie)口(kou)(kou)，它(ta)集(ji)充電，顯示(shi)，數據傳輸等(deng)功能于一身。Type-C接(jie)(jie)口(kou)(kou)最(zui)大的(de)特點(dian)是支持正(zheng)反2個方向插入(ru)，正(zheng)式解決“USB永遠插不準”的(de)世(shi)(shi)界性難題，正(zheng)反面(mian)隨(sui)便插。

TYPE-C硬件接口的特點(dian)明顯(xian)，主要有以下幾(ji)點(dian)：

（1）支持正反對稱插拔，解(jie)決(jue)實(shi)際(ji)應用(yong)中(zhong)的反插無法插入的問題；

（2）接口纖薄，可支(zhi)持更(geng)加輕薄的(de)設(she)備，可令便攜式設(she)備的(de)設(she)計更(geng)薄更(geng)小；

（3）支(zhi)(zhi)持更大(da)(da)功(gong)率傳輸，最大(da)(da)可達(da)100瓦，支(zhi)(zhi)持更多的(de)大(da)(da)功(gong)率負載設備。

（4）支持單(dan)口和雙口TYPE-C，應用靈活。

（5）支持雙向功率(lv)傳輸，送電(dian)和受電(dian)均可。

電視應用

功能各異

雖然很多(duo)電視機都(dou)配有USB接(jie)(jie)口(kou)，但是通過USB接(jie)(jie)口(kou)連接(jie)(jie)存儲(chu)設備(bei)后能實(shi)現的(de)功能卻(que)不(bu)太相同。有的(de)電視機只(zhi)支(zhi)持播放USB存儲(chu)設備(bei)中的(de)圖片，有的(de)可以播放音樂文(wen)件(jian)和(he)一(yi)些(xie)特定格式(shi)的(de)視頻。

USB線

說到USB播(bo)放能(neng)力(li)，當(dang)前的(de)國產電視(shi)在USB播(bo)放能(neng)力(li)上(shang)還都是(shi)比(bi)(bi)較(jiao)出色的(de)，H.264編碼和RM/RMVB格式的(de)高(gao)(gao)清視(shi)頻一般(ban)都能(neng)流暢播(bo)放，效果雖然比(bi)(bi)高(gao)(gao)端(duan)的(de)高(gao)(gao)清播(bo)放機還是(shi)有差距，但是(shi)也足夠一般(ban)用戶使(shi)用了。

電視USB接口

下(xia)圖2中為電視(shi)側面的usb接口，可以直接接插U盤或者移(yi)動硬盤