USB接口:一種串口總線标準-中文百科頻道

概述

USB是英文Universal Serial BUS的縮寫，中文含義是“通用串行總線”。它不是一種新的總線标準，而是應用在PC領域的接口技術。USB是在1994年底由英特爾、康柏、IBM、Microsoft等多家公司聯合提出的。

不過直到近期，它才得到廣泛地應用。從1994年11月11日發表了USBV0.7版本以後，USB版本經曆了多年的發展，到現在已經發展為2.0版本，成為目前電腦中的标準擴展接口。目前主闆中主要是采用USB1.1和USB2.0，各USB版本間能很好的兼容。USB用一個4針插頭作為标準插頭，采用菊花鍊形式可以把所有的外設連接起來，最多可以連接127個外部設備，并且不會損失帶寬。USB需要主機硬件、操作系統和外設三個方面的支持才能工作。目前的主闆一般都采用支持USB功能的控制芯片組，主闆上也安裝有USB接口插座，而且除了背闆的插座之外，主闆上還預留有USB插針，可以通過連線接到機箱前面作為前置USB接口以方便使用。

而且USB接口還可以通過專門的USB連機線實現雙機互連，并可以通過Hub擴展出更多的接口。USB具有傳輸速度快（USB1.1是12Mbps，USB2.0是480Mbps），使用方便，支持熱插拔，連接靈活，獨立供電等優點，可以連接鼠标、鍵盤、打印機、掃描儀、攝像頭、閃存盤、MP3機、手機、數碼相機、移動硬盤、外置光軟驅、USB網卡、ADSLModem、CableModem等，幾乎所有的外部設備。

兩個規範

USB有兩個規範，即USB1.1和USB2.0。

USB1.1是目前較為普遍的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。注意：這裡的b是Bit的意思，1MB/s（兆字節/秒）=8MBPS（兆位/秒），12Mbps=1.5MB/s。目前，家用低端掃描儀主要為USB接口類型。

COMPAQ、HewlettPackard、Intel、Lucent、Microsoft、NEC和PHILIPS這7家廠商聯合制定了USB2.0接口标準。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。速度的提高對于用戶的最大好處就是意味着用戶可以使用到更高效的外部設備，而且具有多種速度的周邊設備都可以被連接到USB2.0的線路上，不像USB1.1時代，因為高帶寬使得更多的設備無需擔心數據傳輸時發生瓶頸效應。USB2.0可以使用原來USB定義中同樣規格的線纜，接頭的規格也完全相同，在高速的前提下一樣保持了USB1.1的優秀特色，也保證了向下兼容。

USB2.0中的“增強主機控制器接口”（EHCI）定義了一個與USB1.1相兼容的架構。它可以用USB2.0的驅動程序驅動USB1.1設備。也就是說，所有支持USB1.1的設備都可以直接在USB2.0的接口上使用而不必擔心兼容性問題，而且像USB線、插頭等等附件也都可以直接使用。

但目前主流掃描儀接口技術仍舊停留在USB1.1，其12Mbps的傳輸速率已經不能滿足人們的需要。于是，一部分用戶将目光投向了傳輸速度、性能更強、支持USB2.0/IEEE1394接口的掃描儀上。雖說目前此類産品并不多，但不同牌子的掃描儀看起來差異性很大。

USB（通用串行總線）将網絡、計算機和家庭數碼産品的媒體資源進行共享，是3C融合的一個趨勢。具有流媒體功能的電視實現了讓MP3、攝像機、照相機、移動硬盤、U盤以及各種各樣存儲卡的内容在電視機上直接播放，做到信息共享。流媒體電視與普通電視相比，最大的不同在于後者僅能收看電視節目，節目内容固定的，而流媒體電視不僅可以收看更清晰的電視節目，還可以播放數碼相機、移動硬盤等數碼設備裡的圖片、音樂、電影，使原來隻能在電腦上播放的内容可以在更大、更清晰的平闆電視上觀看，讓全家人共同欣賞。而流媒體這些美妙功能的實現必須依仗作為中間媒介的“USB”接口。

目前市場銷售的平闆電視還有部分産品依然為了降低成本采用低速的USB1.1接口作為流媒體接口，而這個接口根本不能滿足海量流媒體設備的供電和傳輸需要。目前家用數碼設備，例如MP3已經向G容量過渡，數碼相機也已經開始千萬像素的換代，大容量的流媒體文件必須依靠可靠的高速接口才能流暢演示，因此購買流媒體電視，一定要先确定是否采用了USB2.0高速接口本所替代。

機箱前置接口

前置USB接口是位于機箱前面闆上的USB擴展接口。目前，使用USB接口的各種外部設備越來越多，例如移動硬盤、閃存盤、數碼相機等等，但在使用這些設備（特别是經常使用的移動存儲設備）時每次都要鑽到機箱後面去使用主闆闆載USB接口顯然是不方便的。前置USB接口在這方面就給用戶提供了很好的易用性。目前，前置USB接口幾乎已經成為機箱的标準配置，沒有前置USB接口的機箱已經非常少見了。

前置USB接口要使用機箱所附帶的USB連接線連接到主闆上所相應的前置USB插針（一般是8針、9針或10針，兩個USB成對，其中每個USB使用4針傳輸信号和供電）上才能使用。在連接前置USB接口時一定要事先仔細閱讀主闆說明書和機箱說明書中與其相關的内容，千萬不可将連線接錯，不然會造成USB設備或主闆的損壞。

另外，使用前置USB接口時要注意前置USB接口供電不足的問題，在使用耗電較大的USB設備時，要使用外接電源或直接使用機箱後部的主闆闆載USB接口，以避免USB設備不能正常使用或被損壞。

應用

随着計算機硬件飛速發展，外圍設備日益增多，鍵盤、鼠标、調制解調器、打印機、掃描儀早已為計算機計算機人所共知，數碼相機、MP3随身聽接踵而至，這麼多的設備，如何接入個人計算機？USB就是基于這個目的産生的。USB是一個使計算機周邊設備連接标準化、單一化的接口，其規格是由Intel（英特爾）、NEC（日本電氣株式會社）、Compaq（康柏）、DEC（美國數字設備公司）、IBM（國際商業機器公司）、Microsoft（微軟）、Northern Telecom（北方電信公司）聯合制定的。

USB1.1标準接口傳輸速率為12Mbps，但是一個USB設備最多隻可以得到6Mbps的傳輸頻寬。因此若要外接光驅,至多能接六倍速光驅，無法再高。而若要即時播放MPEG-1的VCD影片，至少要1.5Mbps的傳輸頻寬，這點USB辦得到，但是要完成數據量大四倍的MPEG-2的DVD影片播放，USB可能就很吃力了，若再加上AC-3音頻數據，USB設備就很難實現即時播放了。

一個USB接口理論上可以支持127個裝置，但是還無法達到這個數字。其實，對于一台計算機，所接的周邊外設很少有超過10個的，因此這個數字是足夠我們使用的。

USB還有一個顯著優點就是支持熱插拔，也就是說在開機的情況下，你也可以安全地連接或斷開USB設備，達到真正的即插即用。

當前USB設備雖已被廣泛應用，比較普遍的是USB2.0接口，它的傳輸速度為480Mbps。USB2.0兼容USB1.1，也就是說USB1.1設備可以和USB2.0設備通用，但是這時USB2.0設備隻能工作在全速狀态下（12Mbit/s）。

USB2.0有高速、全速和低速三種工作速度，高速是480Mbit/s，全速是12Mbit/s，低速是1.5Mbit/s。其中全速和低速是為兼容USB1.1和USB1.0而設計的，因此選購USB産品時不能隻聽商家宣傳USB2.0，還要搞清楚是高速、全速還是低速設備。USB總線是一種單向總線，主控制器在PC機上，USB設備不能主動與PC機通信。為解決USB設備互通信問題，有關廠商又開發了USB OTG标準，允許嵌入式系統通過USB接口互相通信，從而甩掉了PC機。

新USB2.0規範重新命名了USB标準将原先的USB 1.1改成了USB 1.1 Full Speed（全速版），同時将原有的USB 2.0改成了USB 2.0High-Speed（高速版）。

USB 3.0是最新的USB規範，該規範由英特爾等大公司發起。USB 3.0 —— 也被認為是SuperSpeed USB ——為那些與PC或音頻/高頻設備相連接的各種設備提供了一個标準接口。從鍵盤到高吞吐量磁盤驅動器，各種器件都能夠采用這種低成本接口進行平穩運行的即插即用連接，用戶基本不用花太多心思在上面。新的USB 3.0在保持與USB 2.0的兼容性的同時，還提供了下面的幾項增強功能：

● 極大提高了帶寬——高達5Gbps全雙工（USB2.0則為480Mbps半雙工）

● 實現了更好的電源管理

● 能夠使主機為器件提供更多的功率，從而實現USB——充電電池、LED照明和迷你風扇等應用。

● 能夠使主機更快地識别器件

● 新的協議使得數據處理的效率更高

USB 3.0可以在存儲器件所限定的存儲速率下傳輸大容量文件（如HD電影）。例如，一個采用USB 3.0的閃存驅動器可以在15秒鐘将1GB的數據轉移到一個主機，而USB 2.0則需要43秒。

接口種類

随着各種數碼設備的大量普及，特别是MP3和數碼相機的普及，周圍的USB設備漸漸多了起來。然而這些設備雖然都是采用了USB接口，但是這些設備的數據線并不完全相同。這些數據線在連接PC的一端都是相同的，但是在連接設備端的時候，通常出于體積的考慮而采用了各種不同的接口。下面簡單介紹Mini類型sub接口的各種應用。

B-5Pin

這種接口可以是最常見的一種接口，這種接口由于防誤插性能出衆，體積也比較小巧，所以正在赢得越來越多的廠商青睐，如今這種接口廣泛出如今讀卡器、MP3、數碼相機以及移動硬盤上。

B-4Pin

這種接口常見于以下品牌的數碼産品：奧林巴斯的C系列和E系列，柯達的大部分數碼相機，三星的MP3産品(如Yepp)，SONY的DSC系列，康柏的IPAQ系列産品……

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，在設備中的應用也比較廣泛。

B-8Pin

這種接口和前面的普通型比起來，将原來的D型接頭改成了圓形接頭，并且為了防止誤插在一邊設計了一個凸起。

這種接頭可以見于一些Nikon的數碼相機，CoolPix系列比較多見。雖然Nikon一直堅持用這種接口，但是在一些較新的機型中，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

一種比較常見的接口，例如iRiver的著名的MP3系列，其中号稱“鐵三角”的180TC，以及該系列的很多其他産品采用的均是這種接口。應用範圍較廣。

MicroUSB

Micro USB是USB 2.0标準的一個便攜版本，比部分手機使用的Mini USB接口更小，Micro-USB[4]是Mini-USB的下一代規格，由USB标準化組織美國USB Implementers Forum（USB-IF）于2007年1月4日制定完成。Micro-USB 支持OTG，和Mini-USB一樣，也是5pin的。Micro系列的定義包括标準設備使用的Micro-B系列插槽；OTG設備使用的Micro-AB插槽；Micro-A和Micro-B插頭，還有線纜。Micro系列的獨特之處是他們包含了不鏽鋼外殼，萬次插拔不成問題。

2009年10月26日在瑞士日内瓦舉辦的國際電聯ITU-T第五研究組(SG5)全會上完成了"通用移動終端及其它ICT設備的電源适配器和充電器方案"框架标準讨論并通過，并申請進入報批程序。這實際意味着全球都将統一手機充電器标準。

與mini USB的區别

Micro USB插座ab型的區别，在于Mini usb插座B型5pin的這種接口可以說是目前最常見的一種插座接口了，這種插座接口由于防誤插性能出衆，體積也比較小巧，所以正在赢得更多采購商的青睐。