USB接口:一种串口总线标准-中文百科频道

概述

USB是英文Universal Serial BUS的缩写，中文含义是“通用串行总线”。它不是一种新的总线标准，而是应用在PC领域的接口技术。USB是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的。

不过直到近期，它才得到广泛地应用。从1994年11月11日发表了USBV0.7版本以后，USB版本经历了多年的发展，到现在已经发展为2.0版本，成为目前电脑中的标准扩展接口。目前主板中主要是采用USB1.1和USB2.0，各USB版本间能很好的兼容。USB用一个4针插头作为标准插头，采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来，最多可以连接127个外部设备，并且不会损失带宽。USB需要主机硬件、操作系统和外设三个方面的支持才能工作。目前的主板一般都采用支持USB功能的控制芯片组，主板上也安装有USB接口插座，而且除了背板的插座之外，主板上还预留有USB插针，可以通过连线接到机箱前面作为前置USB接口以方便使用。

而且USB接口还可以通过专门的USB连机线实现双机互连，并可以通过Hub扩展出更多的接口。USB具有传输速度快（USB1.1是12Mbps，USB2.0是480Mbps），使用方便，支持热插拔，连接灵活，独立供电等优点，可以连接鼠标、键盘、打印机、扫描仪、摄像头、闪存盘、MP3机、手机、数码相机、移动硬盘、外置光软驱、USB网卡、ADSLModem、CableModem等，几乎所有的外部设备。

两个规范

USB有两个规范，即USB1.1和USB2.0。

USB1.1是目前较为普遍的USB规范，其高速方式的传输速率为12Mbps，低速方式的传输速率为1.5Mbps。注意：这里的b是Bit的意思，1MB/s（兆字节/秒）=8MBPS（兆位/秒），12Mbps=1.5MB/s。目前，家用低端扫描仪主要为USB接口类型。

COMPAQ、HewlettPackard、Intel、Lucent、Microsoft、NEC和PHILIPS这7家厂商联合制定了USB2.0接口标准。USB2.0规范是由USB1.1规范演变而来的。它的传输速率达到了480Ｍbps，折算为MB为60MB/s，足以满足大多数外设的速率要求。速度的提高对于用户的最大好处就是意味着用户可以使用到更高效的外部设备，而且具有多种速度的周边设备都可以被连接到USB2.0的线路上，不像USB1.1时代，因为高带宽使得更多的设备无需担心数据传输时发生瓶颈效应。USB2.0可以使用原来USB定义中同样规格的线缆，接头的规格也完全相同，在高速的前提下一样保持了USB1.1的优秀特色，也保证了向下兼容。

USB2.0中的“增强主机控制器接口”（EHCI）定义了一个与USB1.1相兼容的架构。它可以用USB2.0的驱动程序驱动USB1.1设备。也就是说，所有支持USB1.1的设备都可以直接在USB2.0的接口上使用而不必担心兼容性问题，而且像USB线、插头等等附件也都可以直接使用。

但目前主流扫描仪接口技术仍旧停留在USB1.1，其12Mbps的传输速率已经不能满足人们的需要。于是，一部分用户将目光投向了传输速度、性能更强、支持USB2.0/IEEE1394接口的扫描仪上。虽说目前此类产品并不多，但不同牌子的扫描仪看起来差异性很大。

USB（通用串行总线）将网络、计算机和家庭数码产品的媒体资源进行共享，是3C融合的一个趋势。具有流媒体功能的电视实现了让MP3、摄像机、照相机、移动硬盘、U盘以及各种各样存储卡的内容在电视机上直接播放，做到信息共享。流媒体电视与普通电视相比，最大的不同在于后者仅能收看电视节目，节目内容固定的，而流媒体电视不仅可以收看更清晰的电视节目，还可以播放数码相机、移动硬盘等数码设备里的图片、音乐、电影，使原来只能在电脑上播放的内容可以在更大、更清晰的平板电视上观看，让全家人共同欣赏。而流媒体这些美妙功能的实现必须依仗作为中间媒介的“USB”接口。

目前市场销售的平板电视还有部分产品依然为了降低成本采用低速的USB1.1接口作为流媒体接口，而这个接口根本不能满足海量流媒体设备的供电和传输需要。目前家用数码设备，例如MP3已经向G容量过渡，数码相机也已经开始千万像素的换代，大容量的流媒体文件必须依靠可靠的高速接口才能流畅演示，因此购买流媒体电视，一定要先确定是否采用了USB2.0高速接口本所替代。

机箱前置接口

前置USB接口是位于机箱前面板上的USB扩展接口。目前，使用USB接口的各种外部设备越来越多，例如移动硬盘、闪存盘、数码相机等等，但在使用这些设备（特别是经常使用的移动存储设备）时每次都要钻到机箱后面去使用主板板载USB接口显然是不方便的。前置USB接口在这方面就给用户提供了很好的易用性。目前，前置USB接口几乎已经成为机箱的标准配置，没有前置USB接口的机箱已经非常少见了。

前置USB接口要使用机箱所附带的USB连接线连接到主板上所相应的前置USB插针（一般是8针、9针或10针，两个USB成对，其中每个USB使用4针传输信号和供电）上才能使用。在连接前置USB接口时一定要事先仔细阅读主板说明书和机箱说明书中与其相关的内容，千万不可将连线接错，不然会造成USB设备或主板的损坏。

另外，使用前置USB接口时要注意前置USB接口供电不足的问题，在使用耗电较大的USB设备时，要使用外接电源或直接使用机箱后部的主板板载USB接口，以避免USB设备不能正常使用或被损坏。

应用

随着计算机硬件飞速发展，外围设备日益增多，键盘、鼠标、调制解调器、打印机、扫描仪早已为计算机计算机人所共知，数码相机、MP3随身听接踵而至，这么多的设备，如何接入个人计算机？USB就是基于这个目的产生的。USB是一个使计算机周边设备连接标准化、单一化的接口，其规格是由Intel（英特尔）、NEC（日本电气株式会社）、Compaq（康柏）、DEC（美国数字设备公司）、IBM（国际商业机器公司）、Microsoft（微软）、Northern Telecom（北方电信公司）联合制定的。

USB1.1标准接口传输速率为12Mbps，但是一个USB设备最多只可以得到6Mbps的传输频宽。因此若要外接光驱,至多能接六倍速光驱，无法再高。而若要即时播放MPEG-1的VCD影片，至少要1.5Mbps的传输频宽，这点USB办得到，但是要完成数据量大四倍的MPEG-2的DVD影片播放，USB可能就很吃力了，若再加上AC-3音频数据，USB设备就很难实现即时播放了。

一个USB接口理论上可以支持127个装置，但是还无法达到这个数字。其实，对于一台计算机，所接的周边外设很少有超过10个的，因此这个数字是足够我们使用的。

USB还有一个显著优点就是支持热插拔，也就是说在开机的情况下，你也可以安全地连接或断开USB设备，达到真正的即插即用。

当前USB设备虽已被广泛应用，比较普遍的是USB2.0接口，它的传输速度为480Mbps。USB2.0兼容USB1.1，也就是说USB1.1设备可以和USB2.0设备通用，但是这时USB2.0设备只能工作在全速状态下（12Mbit/s）。

USB2.0有高速、全速和低速三种工作速度，高速是480Mbit/s，全速是12Mbit/s，低速是1.5Mbit/s。其中全速和低速是为兼容USB1.1和USB1.0而设计的，因此选购USB产品时不能只听商家宣传USB2.0，还要搞清楚是高速、全速还是低速设备。USB总线是一种单向总线，主控制器在PC机上，USB设备不能主动与PC机通信。为解决USB设备互通信问题，有关厂商又开发了USB OTG标准，允许嵌入式系统通过USB接口互相通信，从而甩掉了PC机。

新USB2.0规范重新命名了USB标准将原先的USB 1.1改成了USB 1.1 Full Speed（全速版），同时将原有的USB 2.0改成了USB 2.0High-Speed（高速版）。

USB 3.0是最新的USB规范，该规范由英特尔等大公司发起。USB 3.0 —— 也被认为是SuperSpeed USB ——为那些与PC或音频/高频设备相连接的各种设备提供了一个标准接口。从键盘到高吞吐量磁盘驱动器，各种器件都能够采用这种低成本接口进行平稳运行的即插即用连接，用户基本不用花太多心思在上面。新的USB 3.0在保持与USB 2.0的兼容性的同时，还提供了下面的几项增强功能：

● 极大提高了带宽——高达5Gbps全双工（USB2.0则为480Mbps半双工）

● 实现了更好的电源管理

● 能够使主机为器件提供更多的功率，从而实现USB——充电电池、LED照明和迷你风扇等应用。

● 能够使主机更快地识别器件

● 新的协议使得数据处理的效率更高

USB 3.0可以在存储器件所限定的存储速率下传输大容量文件（如HD电影）。例如，一个采用USB 3.0的闪存驱动器可以在15秒钟将1GB的数据转移到一个主机，而USB 2.0则需要43秒。

接口种类

随着各种数码设备的大量普及，特别是MP3和数码相机的普及，周围的USB设备渐渐多了起来。然而这些设备虽然都是采用了USB接口，但是这些设备的数据线并不完全相同。这些数据线在连接PC的一端都是相同的，但是在连接设备端的时候，通常出于体积的考虑而采用了各种不同的接口。下面简单介绍Mini类型sub接口的各种应用。

B-5Pin

这种接口可以是最常见的一种接口，这种接口由于防误插性能出众，体积也比较小巧，所以正在赢得越来越多的厂商青睐，如今这种接口广泛出如今读卡器、MP3、数码相机以及移动硬盘上。

B-4Pin

这种接口常见于以下品牌的数码产品：奥林巴斯的C系列和E系列，柯达的大部分数码相机，三星的MP3产品(如Yepp)，SONY的DSC系列，康柏的IPAQ系列产品……

Mini B型4Pin还有一种形式，那就是Mini B型4Pin Flat。顾名思义，这种接口比Mini B型4Pin要更加扁平，在设备中的应用也比较广泛。

B-8Pin

这种接口和前面的普通型比起来，将原来的D型接头改成了圆形接头，并且为了防止误插在一边设计了一个凸起。

这种接头可以见于一些Nikon的数码相机，CoolPix系列比较多见。虽然Nikon一直坚持用这种接口，但是在一些较新的机型中，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

一种比较常见的接口，例如iRiver的著名的MP3系列，其中号称“铁三角”的180TC，以及该系列的很多其他产品采用的均是这种接口。应用范围较广。

MicroUSB

Micro USB是USB 2.0标准的一个便携版本，比部分手机使用的Mini USB接口更小，Micro-USB[4]是Mini-USB的下一代规格，由USB标准化组织美国USB Implementers Forum（USB-IF）于2007年1月4日制定完成。Micro-USB 支持OTG，和Mini-USB一样，也是5pin的。Micro系列的定义包括标准设备使用的Micro-B系列插槽；OTG设备使用的Micro-AB插槽；Micro-A和Micro-B插头，还有线缆。Micro系列的独特之处是他们包含了不锈钢外壳，万次插拔不成问题。

2009年10月26日在瑞士日内瓦举办的国际电联ITU-T第五研究组(SG5)全会上完成了"通用移动终端及其它ICT设备的电源适配器和充电器方案"框架标准讨论并通过，并申请进入报批程序。这实际意味着全球都将统一手机充电器标准。

与mini USB的区别

Micro USB插座ab型的区别，在于Mini usb插座B型5pin的这种接口可以说是目前最常见的一种插座接口了，这种插座接口由于防误插性能出众，体积也比较小巧，所以正在赢得更多采购商的青睐。