USB不就是連接設備的通用標準嗎？ 好吧，不完全是。
通用串行總線 (USB) 是 1990 世紀 XNUMX 年代中期開發的行業標準，使用總線中的通信協議進行連接。 它旨在標準化計算機外圍設備（包括鍵盤和打印機）與個人計算機的連接，以進行通信和供電。
但它是如何做到的呢？ 為什麼我們需要它？ 讓我們看看技術並找出答案。
了解通用串行總線 (USB) 的含義
設備的標準化連接
USB 是一種標準化連接，允許設備連接到計算機或其他設備。 它旨在增強各種設備的連接性，並允許它們相互通信。 USB 在工業中被廣泛使用，是將設備連接到個人計算機的首選方法。
為 USB 設備建立協議
USB 建立了設備相互通信的協議。 它允許設備請求和接收大量數據。 例如，鍵盤可以向計算機發送輸入一個字母的請求，計算機將把該字母發回鍵盤進行顯示。
連接一系列設備
USB 可以連接多種設備，包括硬盤驅動器和閃存驅動器等媒體設備。 它還旨在允許設備的自發配置。 這意味著當設備連接時，計算機可以自動發現並配置它而無需重新啟動。
USB的物理結構
USB由一個扁平的矩形 連接器 插入計算機或集線器上的端口。 有不同類型的 USB 連接器，包括方形和傾斜的外部連接器。 上游連接器通常是可拆卸的，使用電纜將其連接到計算機或集線器。
USB 電壓和最大帶寬
最新一代的 USB 支持最大 5 伏電壓和最大 10 Gbps 帶寬。 USB的結構包括以下接口：
- 主機控制器驅動程序 (HCD)
- 主機控制器驅動程序接口 (HCDI)
- USB設備
- USB集線器
管理帶寬和滿足客戶需求
USB 協議處理設備之間的互連並管理帶寬以確保盡可能快地傳輸數據。 可用帶寬取決於 USB 設備的技術規格。 USB軟件管理和控制數據流，實現USB隱蔽部分之間的通信。
使用 USB 管道促進數據傳輸
USB 由促進設備之間數據傳輸的管道組成。 管道是用於在軟件和硬件之間傳輸數據的邏輯通道。 USB 管道用於在設備和軟件之間傳輸數據。
USB 的演變：從基本連接到全球標準
USB 的早期
USB 設備最初是作為一種設置具有多種外圍設備的計算機的方式而開發的。 早期，USB 有兩種基本類型：並行和串行。 USB 的開發始於 1994 年，其目標是從根本上簡化 PC 與多種設備的連接。
USB 簡化了困擾並行和串行連接的尋址和可用性問題，因為它允許對連接的設備進行軟件配置，從而實現更強大的即插即用功能。 Ajay Bhatt 和他的團隊研究了英特爾生產的支持 USB 的集成電路。 第一個 USB 接口於 1996 年 XNUMX 月在全球銷售。
USB 1.0 和 1.1
USB 的最早修訂版被廣泛採用，並導致微軟將 USB 指定為 PC 的標準連接方式。 USB 1.0 和 1.1 規範允許低帶寬連接，最大傳輸速率為 12 Mbps。 這是對並行和串行連接的重大改進。
1998 年 1.1 月，第一批符合新標準的 USB XNUMX 設備問世。 但是，由於將外圍設備視為拴在連接插座（稱為“A”連接器）上，因此設計受到阻礙。 這導致了“B”連接器的開發，它允許更靈活地連接到外圍設備。
USB 2.0
2000 年 2.0 月，USB 480 推出，增加了對更高帶寬連接的支持，最大傳輸速率為 XNUMX Mbps。 這導致了更小設計的開發，例如微型連接器和 USB 閃存驅動器。 較小的設計允許更大的便攜性和便利性。
USB 3.0 及更高版本
USB 3.0 於 2008 年 5 月推出，最高傳輸速率為 2.0 Gbps。 這是對 USB 3.1 的重大改進，並允許更快的數據傳輸速率。 後來推出了 USB 3.2 和 USB XNUMX，傳輸速率更高。
多年來，對 USB 的工程進行了修改，軟件包中包含更改通知和重要的工程更改通知 (ECN)。 USB 電纜也得到了發展，引入了芯片間電纜，無需單獨的 USB 連接即可在設備之間進行通信。
USB 還增加了對專用充電器的支持，從而可以更快地為設備充電。 USB 已成為全球標準，全球已售出數十億台設備。 它徹底改變了我們與設備連接和通信的方式，並且不斷發展以滿足現代世界的需求。
USB 連接器類型
簡介
USB 連接器是 USB 系統的重要組成部分，提供了一種將 USB 設備連接到計算機或其他設備的方法。 有幾種不同類型的 USB 連接器，每種都有自己特定的配置和名稱。
USB 插頭和連接器類型
USB 插頭是 USB 電纜上常見的公連接器，而 USB 連接器是 USB 設備上的母插座。 有幾種不同類型的 USB 插頭和連接器，包括：
- A 型：這是最常見的 USB 插頭類型，通常用於鍵盤、記憶棒和 AVR 設備等 USB 設備。 它的另一端端接一個 A 型連接器，該連接器插入計算機或其他設備上的 USB 端口。
- B 型：這種類型的 USB 插頭通常用於需要比 A 型連接器所能提供的更多功率的 USB 設備，例如打印機和掃描儀。 它在另一端終止於 B 型連接器，該連接器插入計算機或其他設備上的 USB 端口。
- Mini-USB：這種類型的 USB 插頭是 B 型插頭的較小版本，通常用於數碼相機和其他小型設備。 它的另一端端接 A 型或 B 型連接器，該連接器插入計算機或其他設備上的 USB 端口。
- Micro-USB：這種類型的 USB 插頭比 Mini-USB 插頭更小，通常用於智能手機和平板電腦等較新的設備。 它的另一端端接 A 型或 B 型連接器，該連接器插入計算機或其他設備上的 USB 端口。
- USB Type-C：這是最新類型的 USB 插頭，並且越來越普遍。 它是一種旋轉對稱的插頭，可以任意方向插入，使用起來更方便。 它還具有大量引腳和屏蔽，使其更加堅固，能夠在惡劣環境中運行。 它的另一端端接 A 型或 B 型連接器，該連接器插入計算機或其他設備上的 USB 端口。
USB 連接器特性
USB 連接器具有多項旨在使其更易於使用和更可靠的功能。 這些包括：
- 極化：USB 插頭和連接器名義上以特定方向插入，以避免混淆並確保連接正確的線路。
- 模製浮雕：USB 電纜通常採用塑料包覆成型模製而成，可提供浮雕效果並可能增加電纜的堅固性。
- 金屬外殼：USB 連接器通常有一個金屬外殼，可提供屏蔽並有助於保持電路完好無損。
- 藍色：USB 3.0 連接器通常為藍色，以表示其傳輸速度更快，並且與 USB 2.0 設備兼容。
了解 USB 傳輸速度
USB 世代和速度
USB自問世以來經歷了多次迭代，每個版本都有自己的傳輸速度。 現代筆記本電腦和設備上的主要 USB 端口是 USB 2.0、USB 3.0 和 USB 3.1。 以下是每一代的傳輸速率：
- USB 1.0：每秒 1.5 兆比特 (Mbps)
- USB 1.1：12Mbps
- USB 2.0：480Mbps
- USB 3.0：每秒 5 吉比特 (Gbps)
- USB 3.1 Gen 1：5 Gbps（以前稱為 USB 3.0）
- USB 3.1 第 2 代：10 Gbps
請務必注意，傳輸速率受連接到 USB 端口的最慢設備的限制。 因此，如果您將 USB 3.0 設備連接到 USB 2.0 端口，傳輸速率將限制為 480 Mbps。
USB 電纜和傳輸速度
您使用的 USB 數據線類型也會影響傳輸速度。 USB 電纜由其傳輸數據和電源的能力定義。 以下是常見的 USB 電纜及其定義的傳輸速度：
- USB 1.0/1.1 電纜：可以高達 12 Mbps 的速度傳輸數據
- USB 2.0 電纜：可以高達 480 Mbps 的速度傳輸數據
- USB 3.x 電纜：可以高達 10 Gbps 的速度傳輸數據
USB 超高速和超高速+
USB 3.0 是第一個引入 5 Gbps“超高速”傳輸速率的版本。 USB 3.0 的更高版本（稱為 USB 3.1 Gen 2）引入了 10 Gbps 的“Superspeed+”傳輸速率。 這意味著 USB 3.1 Gen 2 的傳輸速率是 USB 3.1 Gen 1 的兩倍。
USB 3.2 於 2017 年 XNUMX 月由 USB 實施者論壇公佈，確定了兩種傳輸速率：
- USB 3.2 Gen 1：5 Gbps（以前稱為 USB 3.0 和 USB 3.1 Gen 1）
- USB 3.2 Gen 2：10 Gbps（以前稱為 USB 3.1 Gen 2）
USB 供電 (PD) 和充電速度
USB 還有一個稱為 USB Power Delivery (PD) 的規範，可以實現更快的充電速度和電力傳輸。 USB PD 可以提供高達 100 瓦的功率，足以為筆記本電腦充電。 USB PD 在較新的筆記本電腦和設備中很普遍，您可以通過尋找 USB PD 徽標來識別它。
識別 USB 傳輸速度
了解不同的 USB 傳輸速度可以幫助您識別和診斷設備的潛在問題。 以下是一些識別 USB 傳輸速度的方法：
- 在您的設備或電纜上尋找 USB 標誌。 徽標將指示 USB 代數和速度。
- 檢查設備的規格。 規格應列出 USB 版本和傳輸速度。
- 花一些時間在設備之間移動文件。 這將使您了解您可以期望的傳輸速度。
了解 USB 傳輸速度可能會很複雜，但如果您無法命名設備的最大值，那麼理解它就很重要。 通過利用最新的 USB 技術，您可以獲得更高的傳輸速率和更高的效率。
強大能力
USB 供電 (PD)
USB Power Delivery (PD) 是一種基於某些 USB 連接器和電纜的請求和傳輸技術，可提供更高的性能和充電能力。 PD 是一種允許高達 100W 功率傳輸的標準，足以為筆記本電腦充電。 某些 Android 設備和筆記本電腦以及某些 USB 充電器品牌支持 PD。
USB充電
USB 充電是一種允許 USB 設備通過 USB 端口充電的功能。 大多數 USB 設備都支持 USB 充電，包括智能手機、平板電腦和相機。 USB 充電可以通過連接到充電器或計算機的 USB 數據線來完成。
USB 工具和測試實驗室
USB 工具和測試實驗室是開發人員可以用來測試其 USB 產品是否符合 USB 規範的資源。 USB-IF 為 USB 一致性測試提供文檔庫、產品搜索和聯繫信息。
USB 專有充電
USB 專有充電是 USB 充電的一種變體，由某些公司開發，例如 NCR 的子公司 Berg Electronics 和 Microsoft。 這種充電方法使用 USB-IF 不認可的專有連接器和充電協議。
USB 許可和專利
USB-IF 擁有與 USB 技術相關的專利，並向想要使用 USB 標識和供應商 ID 的製造商收取許可費。 USB-IF 還授權了 PoweredUSB 標準，這是由 USB-IF 開發的專有充電和數據傳輸標準。 PoweredUSB 產品需要進行 USB 一致性測試。
USB 合規性和新聞稿
所有 USB 產品都需要進行 USB 合規性測試，包括那些使用專有充電方法的產品。 USB-IF 發布新聞稿並為 USB 規範的成員和實施者提供資源。 USB-IF 還為兼容的 USB 產品提供徽標和供應商 ID。
了解 USB 版本兼容性
為什麼 USB 版本兼容性很重要？
嘗試使用 USB 設備時，重要的是要考慮設備的 USB 版本及其將插入的端口的兼容性。 如果設備的 USB 版本和端口不兼容，則設備可能無法運行或運行速度低於預期。 這意味著該設備將無法發揮其最大潛力。
有哪些不同的 USB 版本？
USB 版本包括 USB 1.0、USB 2.0、USB 3.0、USB 3.1 和 USB 3.2。 USB 版本由傳輸速率、功率輸出和物理連接器決定。
USB 版本兼容性的最大問題是什麼？
USB 版本兼容性的最大問題是 USB 連接器隨著時間的推移發生了變化，儘管這是有充分理由的。 這意味著即使計算機或主機設備支持特定的 USB 版本，物理端口也可能不是適合設備插頭的正確類型。
如何確保您的 USB 設備兼容？
為確保您的 USB 設備兼容，您需要考慮以下變量：
- USB 版本的設備和端口
- USB 連接器類型（Type-A、Type-B、Type-C 等）
- USB 傳輸速率
- USB口電源輸出
- USB 設備的所需功能
- USB端口的最高容量
- USB 設備類型（閃存驅動器、硬盤驅動器、充電設備等）
您可以使用兼容性圖表找出哪些 USB 版本和插頭相互兼容。
USB 版本兼容性對傳輸速度意味著什麼？
USB 版本兼容性意味著設備的傳輸速度將限於兩個組件的最低 USB 版本。 例如，如果將 USB 3.0 設備插入 USB 2.0 端口，傳輸速度將限制為 USB 2.0 傳輸速率。
USB設備
USB 設備簡介
USB 設備是設計用於通過 USB 連接器連接到計算機的外部外圍設備。 它們為擴展計算機的功能和能力提供了一種快速簡便的解決方案。 USB 設備的形狀和大小各不相同，而且數量每年都在增加。 如今，USB 設備是現代計算的重要組成部分，很難想像沒有它們的計算機。
USB 設備示例
以下是 USB 設備的一些示例：
- USB 磁盤：一種包含用於存儲數據的閃存的小型設備。 它是舊軟盤的現代替代品。
- 操縱桿/遊戲手柄：用於在計算機上玩遊戲的設備。 它提供了很多按鈕和快速的反應時間。
- 耳機：用於收聽音頻和錄製人聲的設備。 這是播客或接受采訪的熱門選擇。
- iPod/MP3 播放器：一種用於存儲和播放音樂的設備。 它可以裝滿數千首歌曲，並且可以連接到計算機進行同步。
- 鍵盤：用於輸入數字和文本的設備。 它是全尺寸鍵盤的不錯替代品。
- 閃存盤/拇指驅動器：一種包含用於存儲數據的閃存的小型設備。 它是舊軟盤的現代替代品。
- 聲卡/揚聲器：用於播放音頻的設備。 它提供比計算機內置揚聲器更好的音質。
- 網絡攝像頭：用於錄製視頻和拍照的設備。 它是視頻會議和流媒體的熱門選擇。
- 打印機：用於打印文本和圖像的設備。 它提供多種打印方式，例如噴墨、激光或熱敏打印。
USB OTG 設備
USB On-The-Go (OTG) 是一些 USB 設備提供的功能。 它允許設備充當主機並與其他 USB 設備通信。 以下是 USB OTG 設備的一些示例：
- 移動電話：提供 USB OTG 功能的設備。 它可用於連接 USB 外圍設備，例如鍵盤或鼠標。
- 相機：提供 USB OTG 功能的設備。 它可用於連接 U 盤以存儲圖片和視頻。
- 掃描儀：提供 USB OTG 功能的設備。 它可用於將文檔或圖像的掃描件轉換為數字文件。
定位設備上的 USB 端口
USB 端口的典型位置
USB 端口就像散裝電纜接口，允許現代個人和消費電子產品相互連接。 它們可以在您設備上的多個位置找到，包括：
- 台式電腦：通常位於塔的背面
- 筆記本電腦：通常位於設備的側面或背面
- 平板電腦和智能手機：額外的 USB 端口可能位於充電塊或支架上
USB 枚舉的工作原理
當您將 USB 設備連接到您的計算機時，稱為枚舉的過程會為該設備分配一個唯一地址並開始識別它的過程。 這稱為被枚舉。 然後計算機找出它是什麼類型的設備並分配適當的驅動程序來控制它。 例如，如果您連接鼠標，計算機會向設備發送少量命令，要求它發回有關其參數的信息。 一旦計算機確認該設備是鼠標，它就會分配適當的驅動程序來控制它。
USB 速度和帶寬
USB 2.0 是最常見的 USB 端口類型，最高速度為 480 Mbps。 USB 3.0 和 3.1 速度更快，速度分別高達每秒 5 吉比特和 10 吉比特。 但是，無法保證 USB 端口的速度，因為它會分配給所有連接的設備。 主機通過將數據分成幀來控制數據流，每個新幀都從一個新的時隙開始。 這確保每個設備都有足夠的空間來發送和接收數據。
跟踪您的 USB 設備
有許多 USB 設備可供選擇，很難分辨出哪個是哪個。 許多製造商用徽標或標籤清楚地標記他們的設備，但如果您有很多設備，仍然很難確定哪個是哪個。 為此，您可以使用 USB 管理器打開所有已安裝 USB 設備的列表，並確定要使用的設備。 只需單擊您要使用的設備，它就會被分配到適當的端口。
結論
至此，您已了解有關 USB 的所有信息。 它是一種允許您與各種設備連接和通信的協議，它已經存在了將近 25 年。
它改變了我們連接和使用計算機的方式，並將繼續存在。 所以不要害怕潛入水中弄濕你的腳！ 它並不像聽起來那麼可怕！
我是 Joost Nusselder，Neaera 的創始人，也是一名內容營銷人員，父親，我熱愛以吉他為核心嘗試新設備，並與我的團隊一起，自 2020 年以來一直在撰寫深度博客文章幫助忠實的讀者獲得錄音和吉他技巧。
