工作原理

USB是一個(gè)外部總線標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范電腦與外部設(shè)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(shè)，如鼠標(biāo)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(dāng)今電腦與大量智能設(shè)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3.1版本。對(duì)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(duì)復(fù)雜的USB2.0協(xié)議、自己編寫USB設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序、熟悉單片機(jī)的編程。這不僅要求有相當(dāng)?shù)腣C編程經(jīng)驗(yàn)、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。

發(fā)展歷程

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(jí)為USB1.1，速度也大大提升到12Mb/s，在部分舊設(shè)備上還能看到這種標(biāo)準(zhǔn)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。

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(dá)到了480Mbps，折算為MB為60MB/s，足以滿足大多數(shù)外設(shè)的速率要求。USB 2.0中的“增強(qiáng)主機(jī)控制器接口”（EHCI）定義了一個(gè)與USB 1.1相兼容的架構(gòu)。它可以用USB 2.0的驅(qū)動(dòng)程序驅(qū)動(dòng)USB 1.1設(shè)備。也就是說，所有支持USB 1.1的設(shè)備都可以直接在USB 2.0的接口上使用而不必?fù)?dān)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(jī)應(yīng)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(dá)到10倍以上，在這個(gè)速度之下打印文件傳輸時(shí)間大大縮減。USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(shí)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(fù)責(zé)制定的新一代USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)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(shí)只能達(dá)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(shí)際速度還要扣除協(xié)議開銷，在4Gb/s基礎(chǔ)上要再少點(diǎn)?？蓮V泛用于PC外圍設(shè)備和消費(fèi)電子產(chǎn)品。

USB 3.0在實(shí)際設(shè)備應(yīng)用中將被稱為“USB SuperSpeed”，順應(yīng)此前的USB 1.1 FullSpeed和USB 2.0 HighSpeed。預(yù)計(jì)支持新規(guī)范的商用控制器將在2009年下半年面世，消費(fèi)級(jí)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(shù)相比，新USB技術(shù)使用一個(gè)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(shè)備協(xié)議、5Gbps的集線器與設(shè)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(huì)不再被命名，所有的USB標(biāo)準(zhǔn)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 。

主要優(yōu)點(diǎn)

USB設(shè)備主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.可以熱插拔。就是用戶在使用外接設(shè)備時(shí)，不需要關(guān)機(jī)再開機(jī)等動(dòng)作，而是在電腦工作時(shí)，直接將USB插上使用。

2.攜帶方便。USB設(shè)備大多以“小、輕、薄”見長(zhǎng)，對(duì)用戶來說，隨身攜帶大量數(shù)據(jù)時(shí)，很方便。當(dāng)然USB硬盤是首要之選了。

3.標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。大家常見的是IDE接口的硬盤，串口的鼠標(biāo)鍵盤，并口的打印機(jī)掃描儀，可是有了USB之后，這些應(yīng)用外設(shè)統(tǒng)統(tǒng)可以用同樣的標(biāo)準(zhǔn)與個(gè)人電腦連接，這時(shí)就有了USB硬盤、USB鼠標(biāo)、USB打印機(jī)等等。

4.可以連接多個(gè)設(shè)備。USB在個(gè)人電腦上往往具有多個(gè)接口，可以同時(shí)連接幾個(gè)設(shè)備，如果接上一個(gè)有四個(gè)端口的USB HUB時(shí)，就可以再連上；四個(gè)USB設(shè)備，以此類推，盡可以連下去，將你家的設(shè)備都同時(shí)連在一臺(tái)個(gè)人電腦上而不會(huì)有任何問題(注：最高可連接至127個(gè)設(shè)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(hào)，故信號(hào)是串行傳輸?shù)?，usb接口也稱為串行口，usb2.0的速度可以達(dá)到480Mbps。可以滿足各種工業(yè)和民用需要。

USB接口的輸出電壓和電流是： 5V，500mA。實(shí)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(fù)極弄反了，否則會(huì)燒掉usb設(shè)備或者電腦的南橋芯片：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(biāo)有－VCC、Power、5V、5VSB字樣。

白色－USB數(shù)據(jù)線：（負(fù)）－DATA-、USBD-、PD-、USBDT-。

綠色－USB數(shù)據(jù)線：（正）－DATA 、USBD 、PD 、USBDT 。

黑色－地線：GND、Ground。

接口種類

隨著各種數(shù)碼設(shè)備的大量普及，特別是MP3和數(shù)碼相機(jī)的普及，我們周圍的USB設(shè)備漸漸多了起來。然而這些設(shè)備雖然都是采用了USB接口，但是這些設(shè)備的數(shù)據(jù)線并不完全相同。這些數(shù)據(jù)線在連接PC的一端都是相同的，但是在連接設(shè)備端的時(shí)候，通常出于體積的考慮而采用了各種不同的接口。下面簡(jiǎn)單介紹Mini類型sub接口的各種應(yīng)用。

B-5Pin

這種接口可以說是最常見的一種接口了，這種接口由于防誤插性能出眾，體積也比較小巧，所以正在贏得越來越多的廠商的重視，如今這種接口廣泛出如今讀卡器、MP3、數(shù)碼相機(jī)以及移動(dòng)硬盤上。

B-4Pin

這種接口常見于以下品牌的數(shù)碼產(chǎn)品：奧林巴斯的C系列和E系列，柯達(dá)的大部分?jǐn)?shù)碼相機(jī)，三星的MP3產(chǎn)品(如Yepp)，SONY的DSC系列，康柏的IPAQ系列產(chǎn)品。

Mini B型4Pin還有一種形式，那就是Mini B型4Pin Flat。顧名思義，這種接口比Mini B型4Pin要更加扁平，在設(shè)備中的應(yīng)用也比較廣泛。

B-8Pin

Mini B型8Pin Round

這種接口和前面的普通型比起來，就是將原來的D型接頭改成了圓形接頭，并且為了防止誤插在一邊設(shè)計(jì)了一個(gè)凸起。

這種接頭可以見于一些Nikon的數(shù)碼相機(jī)，CoolPix系列比較多見。雖然Nikon一直堅(jiān)持用這種接口，但是在一些較新的機(jī)型中，例如D100和CP2000也都采用了普及度最高的Mini B型5Pin接口。

B-8Pin-2×4

這種接口也是一種比較常見的接口了，例如iRiver的著名的MP3系列，其中號(hào)稱“鐵三角”的180TC，以及該系列的很多其他產(chǎn)品采用的均是這種接口。這種接口的應(yīng)用范圍也還算是廣，不過從iRiver自3XX系列全面換成Mini B型5Pin的接口后，這種規(guī)格明顯沒有Mini B型5Pin搶眼了。

Micro USB

符合USB2.0規(guī)范，支持12Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。該模塊按照Microport接口將控制引腳，便于與支持 Microport接口的主控制器相連。

2009年10月26日在瑞士日內(nèi)瓦舉辦的國際電聯(lián)ITU-T第五研究組(SG5)全會(huì)上完成了"通用移動(dòng)終端及其它ICT設(shè)備的電源適配器和充電器方案"框架標(biāo)準(zhǔn)討論并通過，并申請(qǐng)進(jìn)入報(bào)批程序。這實(shí)際意味著全球都將統(tǒng)一手機(jī)充電器標(biāo)準(zhǔn)。

type-C

Type-C，是一種全新的USB接口形式，它伴隨最新的USB 3.1標(biāo)準(zhǔn)橫空出世。由USB-IF組織于2014年8月份發(fā)布，是USB標(biāo)準(zhǔn)化組織為了解決USB接口長(zhǎng)期以來物理接口規(guī)范不統(tǒng)一，電能只能單向傳輸?shù)缺锥硕贫ǖ娜陆涌?，它集充電，顯示，數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ苡谝簧?。Type-C接口最大的特點(diǎn)是支持正反2個(gè)方向插入，正式解決“USB永遠(yuǎn)插不準(zhǔn)”的世界性難題，正反面隨便插。

TYPE-C硬件接口的特點(diǎn)明顯，主要有以下幾點(diǎn)：

（1）支持正反對(duì)稱插拔，解決實(shí)際應(yīng)用中的反插無法插入的問題；

（2）接口纖薄，可支持更加輕薄的設(shè)備，可令便攜式設(shè)備的設(shè)計(jì)更薄更?。?/p>

（3）支持更大功率傳輸，最大可達(dá)100瓦，支持更多的大功率負(fù)載設(shè)備。

（4）支持單口和雙口TYPE-C，應(yīng)用靈活。

（5）支持雙向功率傳輸，送電和受電均可。

電視應(yīng)用

功能各異

雖然很多電視機(jī)都配有USB接口，但是通過USB接口連接存儲(chǔ)設(shè)備后能實(shí)現(xiàn)的功能卻不太相同。有的電視機(jī)只支持播放USB存儲(chǔ)設(shè)備中的圖片，有的可以播放音樂文件和一些特定格式的視頻。

USB線

說到USB播放能力，當(dāng)前的國產(chǎn)電視在USB播放能力上還都是比較出色的，H.264編碼和RM/RMVB格式的高清視頻一般都能流暢播放，效果雖然比高端的高清播放機(jī)還是有差距，但是也足夠一般用戶使用了。

電視USB接口

下圖2中為電視側(cè)面的usb接口，可以直接接插U盤或者移動(dòng)硬盤