USB接口(USB):工作原理,發展歷程,主要優點,接口布置,接口種類,電視套用,

USB接口

USB一般指本詞條

通用串列匯流排（英語：Universal Serial Bus，縮寫：USB）是一種串口匯流排標準，也是一種輸入輸出接口的技術規範，被廣泛地套用於個人電腦和移動設備等信息通訊產品，並擴展至攝影器材、數位電視（機頂盒）、遊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。

基本介紹

中文名：通用串列匯流排
外文名：Universal Serial Bus
簡稱：USB
優點：攜帶方便
通用版本：2.0，3.0，3.1，4等

工作原理,發展歷程,主要優點,接口布置,接口種類,電視套用,

工作原理

USB是一個外部匯流排標準，規範電腦與外部設備的連線和通訊。USB接口具有熱插拔功能。USB接口可連線多種外設，如滑鼠和鍵盤等。USB是在1994年底由英特爾等多家公司聯合在1996年推出後，已成功替代串口和並口，已成為當今電腦與大量智慧型設備的必配接口。USB版本經歷了多年的發展，到如今已經發展為USB4版本。對於大多數工程師來說，開發USB2.0接口產品主要障礙在於：要面對複雜的USB2.0協定、自己編寫USB設備的驅動程式、熟悉單片機的編程。這不僅要求有相當的VC編程經驗、還能夠編寫USB接口的硬體（固件）程式。所以大多數人放棄了自己開發USB產品。

發展歷程

USB 1.0

USB 1.0是在1996年出現的，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規範，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，數值上相等。B/s與b/s，BPS(位元組每秒)與bps（位每秒）不能混淆。1MB/s（兆位元組/秒）=8Mbps（兆位/秒），12Mbps=1.5MB/s，大部分MP3為此類接口類型。如圖1所示。

圖1

USB 2.0

USB2.0規範是由USB1.1規範演變而來的。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的驅動程式驅動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、插頭等等附屬檔案也都可以直接使用。

使用USB為印表機套用帶來的變化則是速度的大幅度提升，USB接口提供了12Mbps的連線速度，相比並口速度提高達到10倍以上，在這個速度之下列印檔案傳輸時間大大縮減。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，更大幅度降低了列印檔案的傳輸時間。

USB 3.0

由Intel、微軟、惠普、德州儀器、NEC、ST-NXP等業界巨頭組成的USB 3.0Promoter Group宣布，該組織負責制定的新一代USB 3.0標準已經正式完成並公開發布。USB 3.0的理論速度為5.0Gb/s，其實只能達到理論值的5成，那也是接近於USB 2.0的10倍了。USB3.0的物理層採用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定開銷，在4Gb/s基礎上要再少點。可廣泛用於PC外圍設備和消費電子產品。

USB 3.0在實際設備套用中將被稱為“USB SuperSpeed”，順應此前的USB 1.1 FullSpeed和USB 2.0 HighSpeed。預計支持新規範的商用控制器將在2009年下半年面世，消費級產品已經上市。

USB 3.1

USB 3.1 Gen2是最新的USB規範，該規範由英特爾等公司發起。數據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據編碼系統，並提供一倍以上的有效數據吞吐率。它完全向下兼容現有的USB連線器與線纜。

USB 3.1 Gen2兼容現有的USB 3.0（即USB 3.1 Gen1）軟體堆疊和設備協定、5Gbps的集線器與設備、USB 2.0產品。

USB-IF最新的USB命名規範，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 規範由 USB 實施者論壇於 2019 年 8 月 29 日發布。USB4 基於Thunderbolt 3協定。它支持 40 Gbit/s 吞吐量，兼容 Thunderbolt 3，並向後兼容 USB 3.2 和 USB 2.0。

主要優點

USB設備主要具有以下優點：

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

2.攜帶方便。USB設備大多以“小、輕、薄”見長，對用戶來說，隨身攜帶大量數據時，很方便。當然USB硬碟是首要之選了。

3.標準統一。大家常見的是IDE接口的硬碟，串口的滑鼠鍵盤，並口的印表機掃瞄器，可是有了USB之後，這些套用外設統統可以用同樣的標準與個人電腦連線，這時就有了USB硬碟、USB滑鼠、USB印表機等等。

4.可以連線多個設備。USB在個人電腦上往往具有多個接口，可以同時連線幾個設備，如果接上一個有四個連線埠的USB HUB時，就可以再連上；四個USB設備，以此類推，盡可以連下去，將你家的設備都同時連在一台個人電腦上而不會有任何問題(註：最高可連線至127個設備)。

接口布置

USB是一種常用的pc接口，它只有4根線，兩根電源兩根信號，故信號是串列傳輸的，usb接口也稱為串列口，usb2.0的速度可以達到480Mbps。可以滿足各種工業和民用需要。

USB接口的輸出電壓和電流是： +5V， 500mA 。實際上有誤差，最大不能超過+/-0.2V ，也就是4.8--5.2V 。usb接口的4根線一般是下面這樣分配的，需要注意的是千萬不要把正負極弄反了，否則會燒掉usb設備或者電腦的南橋晶片：黑線：gnd ；紅線：vcc ；綠線：data+ ；白線：data-。

USB接口顏色

一般的排列方式是：紅白綠黑從左到右。

定義：

紅色－USB電源：標有－VCC、Power、5V、5VSB字樣。

白色－USB數據線：（負）－DATA-、USBD-、PD-、USBDT-。

綠色－USB數據線：（正）－DATA+、USBD+、PD+、USBDT+。

黑色－地線： GND、Ground。

接口種類

隨著各種數碼設備的大量普及，特別是MP3和數位相機的普及，我們周圍的USB設備漸漸多了起來。然而這些設備雖然都是採用了USB接口，但是這些設備的數據線並不完全相同。這些數據線在連線PC的一端都是相同的，但是在連線設備端的時候，通常出於體積的考慮而採用了各種不同的接口。下面簡單介紹Mini類型sub接口的各種套用。