【消費(fèi)電子實(shí)驗室-2014/7/26】電腦剛問世時，外接式設(shè)備的傳輸接口各不相同，如打印機(jī)只能接LPT port、調(diào)制解調(diào)器只能接RS-232、鼠標(biāo)鍵盤只能接PS/2等。繁雜的接口系統(tǒng)，加上必須安裝驅(qū)動程序并重啟才能使用的限制，都不免造成用戶的困擾。

       因此，業(yè)界創(chuàng)造出一個統(tǒng)一且支持熱插拔的外接式傳輸解決方案——USB。USB于1996年（實(shí)際在1994年年底已推出了USB V0.7，但業(yè)界習(xí)慣從USB 1.0認(rèn)定它的發(fā)布）應(yīng)勢而出，在往后的20多年中成為人們使用電子產(chǎn)品時無法回避的重要傳輸設(shè)備。

▌只如初見：USB是一種標(biāo)準(zhǔn)

      USB即Universal Serial Bus（通用串行總線）的簡稱，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)用于個人電腦和移動設(shè)備等信息通訊產(chǎn)品，并擴(kuò)展至攝影設(shè)備、數(shù)字電視（機(jī)頂盒）、游戲機(jī)等其它相關(guān)領(lǐng)域。補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)On-The-Go（ OTG）使其能夠用于在便攜裝置之間直接交換資料。

USB最初是由英特爾與微軟倡導(dǎo)發(fā)起，1996年推出后，已成功替代串口（如EPP、LPT）和并口（如RS-232），成為當(dāng)今電腦與大量智能設(shè)備的必配接口。其最大的特點(diǎn)是支持熱插拔和即插即用。當(dāng)設(shè)備插入時，主機(jī)枚舉到此設(shè)備并加載所需的驅(qū)動程序，因此在使用上遠(yuǎn)比PCI和ISA總線方便。

       理論上USB接口可用于連接多達(dá)127個外設(shè)。因為其設(shè)計為非對稱式的，由一個主機(jī)控制器和若干通過集線器設(shè)備以樹形連接的設(shè)備組成，用一個4針（USB3.0標(biāo)準(zhǔn)為9針）插頭作為標(biāo)準(zhǔn)插頭，采用菊花鏈形式可以把所有的外設(shè)連接起來。并且USB采用分塊帶寬分配方案，若外設(shè)超過當(dāng)前帶寬分配或潛在的要求，則不能進(jìn)入該設(shè)備，這是不會損失帶寬的。

      可以連接127個外設(shè)，而且不損失帶寬，再加上支持熱插拔、連接靈活、獨(dú)立供電等優(yōu)點(diǎn)，USB標(biāo)準(zhǔn)一經(jīng)推出，馬上成為了眾多外設(shè)的首選連接接口，像鼠標(biāo)、鍵盤、打印機(jī)、掃描儀、攝像頭、閃存盤、MP3機(jī)、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、移動硬盤、外置光軟驅(qū)、USB網(wǎng)卡等等，而且大部分多媒體設(shè)備都把USB已經(jīng)作為默認(rèn)接口。憑借其便利的連接方式與較高的傳輸帶寬，USB已經(jīng)在數(shù)據(jù)傳輸上處于霸主地位，2007年，USB還沒有廣泛地應(yīng)用到高傳輸速率的高清數(shù)字顯示設(shè)備上，但如今大部分的高清視頻設(shè)備都增加了USB接口，極大地方便了用戶進(jìn)行高清影音數(shù)據(jù)的傳輸與播放。

▌更廣泛的使用方式：USB接口分類

       其實(shí)很多人都會把USB兩端的接口都籠統(tǒng)地叫USB接口，其實(shí)并不是這樣的。USB是一種統(tǒng)一的傳輸規(guī)范，但是接口有許多種，最常見的就是咱們電腦上用的那種扁平的，這叫做A型口（Type A），還有另一頭的B型（Type B）等等分類。順帶提一下公母接口，一般線上帶的是公口，機(jī)器上帶的是母口，也就是我們常說的插頭、插座。下面，我們就來認(rèn)識一下自己手頭上那些線的名字：

A型USB插頭（Plug）和A型USB插座（Receptacle）：

B型USB插頭（Plug）和B型USB插座（Receptacle）：

Mini B型USB插頭（Plug）和Mini B型USB插座（Receptacle）：

Micro USB 接口：

      2007年1月4日，USB-IF（USB制定委員會）頒布了Micro USB的插頭標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)將在許多新型智能手機(jī)和PDA上替代Mini USB。Micro USB插頭的插拔壽命為10,000次，比Mini USB插頭高度減半，寬度相差無幾。Micro USB接口發(fā)展至今已成為移動設(shè)備廣泛使用的數(shù)據(jù)和電源的接口。

關(guān)于插座和插頭的兼容性，我們通過一張表格更清晰地表現(xiàn)：

▌不斷追求更快的傳輸速度：USB技術(shù)的發(fā)展

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年升級為USB 1.1（FullSpeed），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。1MB/s（兆字節(jié)/秒）=8Mbps（兆位/秒），12Mbps=1.5MB/s。

USB2.0（HighSpeed）

       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）定義了一個與USB 1.1相兼容的架構(gòu)。它可以用USB 2.0的驅(qū)動程序驅(qū)動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。

USB 3.0（SuperSpeed）

       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在2004年制定了新一代USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)。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)。可廣泛用于PC外圍設(shè)備和消費(fèi)電子產(chǎn)品。

USB 3.1

       USB3.0推廣小組于2013年7月31日宣布USB 3.1規(guī)格，傳輸速度提升為10Gb/s，比USB3.0的5Gb/s快上一倍，并向下兼容。如果要得到10Gb/s的傳輸速度仍需在主機(jī)、目標(biāo)端同時具備對應(yīng)的芯片才能達(dá)成，電力供應(yīng)可高達(dá)100瓦。

      下面我們看一張關(guān)于USB發(fā)展歷史傳輸速率變化圖，我們需要明白的是這個傳輸速率是理想值，是需要主機(jī)、目標(biāo)端芯片同時合格：

▌與消費(fèi)無關(guān)：接口大戰(zhàn)

      傳輸速率不斷提高，而且能夠?qū)崿F(xiàn)兼容，USB橫行趨勢就自然而然是既定事實(shí)，但還是有些人會拿另一通用外接設(shè)備接口——IEEE1394接口（前身是FireWire）與其相比，其實(shí)做一番比較也好，這樣雙方優(yōu)劣很容易清楚。USB所說的自己擁有通用、大傳輸、多連接、熱插拔等特點(diǎn)，其實(shí)IEEE1394也擁有，不過宣傳得沒有這么明顯，下面我們重點(diǎn)看看它們的不同點(diǎn)：

傳輸速率上：USB3.0以前，IEEE1394一直是占優(yōu)勢的，并且穩(wěn)定。USB最高的速度可達(dá)5Gbps，但那是指USB3.0，二十一世紀(jì)二十年代主流的USB2.0只有480Mbps，并且速度不穩(wěn)定；相比之下，IEEE1394當(dāng)前的速度雖然只有800Mbps，但較為穩(wěn)定，故在數(shù)碼相機(jī)等高速設(shè)備中還保留了IEEE1394接口，但USB的使用情況變得主流化，因為畢竟USB在不斷提升傳輸速率。

結(jié)構(gòu)上：HUB與網(wǎng)橋的競爭。USB在連接時必須至少有一臺電腦（當(dāng)然現(xiàn)在可以利用OTG解決這個問題），并且必須需要HUB來實(shí)現(xiàn)互連，整個網(wǎng)絡(luò)中最多可連接127臺設(shè)備；IEEE1394并不需要電腦來控制所有設(shè)備，也不需要HUB，IEEE1394可以用網(wǎng)橋連接多個IEEE1394網(wǎng)絡(luò)，也就是說在用IEEE1394實(shí)現(xiàn)了63臺IEEE1394設(shè)備之后也可以用網(wǎng)橋?qū)⑵渌�的IEEE1394網(wǎng)絡(luò)連接起來，達(dá)到無限制連接。

智能化上： USB是以HUB來判斷連接設(shè)備的增減；IEEE1394網(wǎng)絡(luò)可以在其設(shè)備進(jìn)行增減時自動重設(shè)網(wǎng)絡(luò)。

普及程度上：現(xiàn)USB已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個方面，幾乎每臺PC主板都設(shè)置了USB接口，USB3.0也會進(jìn)一步加大USB應(yīng)用的范圍；IEEE1394當(dāng)前只被應(yīng)用于音頻、視頻等多媒體方面，而且被逐步減少或保留的同時增加了USB接口。

       比較而言，IEEE1394比較不常見還是有原因的。其一就是應(yīng)用少，現(xiàn)在支持IEEE1394的設(shè)備也不太多，只有一些數(shù)碼相機(jī)與MP3等一些使用高帶寬的設(shè)備使用IEEE1394，其它的設(shè)備其實(shí)也用不了那么高的帶寬。再說，USB也是在不斷改變提升。其次就是CPU占用高，IEEE1394總線需要占用大量的資源，所以需要高速度的CPU。

       既然說到了接口大戰(zhàn)，我想Apple公司推廣的雷電接口（Thunderbolt）也有必要提一下。有人說雷電的出現(xiàn)，會使因驅(qū)動關(guān)系而停戰(zhàn)的接口大戰(zhàn)再次暗涌不斷，因為雷電畢竟打出了銅線10Gbps和光纖100Gbps的傳輸速率，但是，2011年就已經(jīng)發(fā)布運(yùn)用的整合型傳輸接口的雷電并沒有大火大紫，不只是因為其傳輸速率值的理想化，也因為其專業(yè)化的要求會使應(yīng)用面并不會那么寬泛，這也是廠商觀望原因之一。

       結(jié)語：有些東西，我們可能天天有接觸，但不一定了解，USB就是這樣一個“熟悉的陌生詞”，然而我們有必要將這樣的詞匯減少。隨取隨用，無論辦公還是家居，USB總能為我們忙碌的生活提供極大的方便。