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USB接口
鎖定
- 中文名
- 通用串行總線
- 外文名
- Universal Serial Bus
- 簡 稱
- USB
- 優 點
- 攜帶方便
- 通用版本
- 2.0,3.0,3.1,4等
USB接口工作原理
USB是一個外部總線標準,規範電腦與外部設備的連接和通訊。USB接口具有熱插拔功能。USB接口可連接多種外設,如鼠標和鍵盤等。USB是在1994年底由英特爾等多家公司聯合在1996年推出後,已成功替代串口和並口,已成為當今電腦與大量智能設備的必配接口。USB版本經歷了多年的發展,到如今已經發展為USB4版本。對於大多數工程師來説,開發USB2.0接口產品主要障礙在於:要面對複雜的USB2.0協議、自己編寫USB設備的驅動程序、熟悉單片機的編程。這不僅要求有相當的VC編程經驗、還能夠編寫USB接口的硬件(固件)程序。所以大多數人放棄了自己開發USB產品。
USB接口發展歷程
USB 1.0
USB 1.0是在1996年出現的,速度只有1.5Mb/s(位每秒); 1998年升級為USB 1.1,速度也大大提升到12Mb/s,在部分舊設備上還能看到這種標準的接口。USB1.1是較為普遍的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(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,數值上相等。B/s與b/s,BPS(字節每秒)與bps(位每秒)不能混淆。1MB/s(兆字節/秒)=8Mbps(兆位/秒),12Mbps=1.5MB/s,大部分MP3為此類接口類型。
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如圖1所示。
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。USB 2.0中的“增強主機控制器接口”(EHCI)定義了一個與USB 1.1相兼容的架構。它可以用USB 2.0的驅動程序驅動USB 1.1設備。也就是説,所有支持USB 1.1的設備都可以直接在USB 2.0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。
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使用USB為打印機應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,相比並口速度提高達到10倍以上,在這個速度之下打印文件傳輸時間大大縮減。USB 2.0標準進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間。
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由Intel、微軟、惠普、德州儀器、NEC、ST-NXP等業界巨頭組成的USB 3.0Promoter Group宣佈,該組織負責制定的新一代USB 3.0標準已經正式完成並公開發布。USB 3.0的理論速度為5.0Gb/s,其實只能達到理論值的5成,那也是接近於USB 2.0的10倍了。USB3.0的物理層採用8b/10b編碼方式,這樣算下來的理論速度也就4Gb/s,實際速度還要扣除協議開銷,在4Gb/s基礎上要再少點。可廣泛用於PC外圍設備和消費電子產品。
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USB 3.0在實際設備應用中將被稱為“USB SuperSpeed”,順應此前的USB 1.1 FullSpeed和USB 2.0 HighSpeed。預計支持新規範的商用控制器將在2009年下半年面世,消費級產品已經上市。
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USB 3.1 Gen2是最新的USB規範,該規範由英特爾等公司發起。數據傳輸速度提升可至速度10Gbps。與USB 3.0(即USB 3.1 Gen1)技術相比,新USB技術使用一個更高效的數據編碼系統,並提供一倍以上的有效數據吞吐率。它完全向下兼容現有的USB連接器與線纜。
USB-IF最新的USB命名規範,原來的USB 3.0和USB 3.1將會不再被命名,所有的USB標準都將被叫做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 。
USB 4.0
USB4.0 規範由 USB 實施者論壇於 2019 年 8 月 29 日發佈。USB4 基於Thunderbolt 3協議。它支持 40 Gbit/s 吞吐量,兼容 Thunderbolt 3,並向後兼容 USB 3.2 和 USB 2.0。
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USB接口主要優點
3.標準統一。大家常見的是IDE接口的硬盤,串口的鼠標鍵盤,並口的打印機掃描儀,可是有了USB之後,這些應用外設統統可以用同樣的標準與個人電腦連接,這時就有了USB硬盤、USB鼠標、USB打印機等等。
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4.可以連接多個設備。USB在個人電腦上往往具有多個接口,可以同時連接幾個設備,如果接上一個有四個端口的USB HUB時,就可以再連上;四個USB設備,以此類推,儘可以連下去,將你家的設備都同時連在一台個人電腦上而不會有任何問題(注:最高可連接至127個設備)。
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USB接口接口布置
USB接口的輸出電壓和電流是: +5V, 500mA 。實際上有誤差,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極弄反了,否則會燒掉usb設備或者電腦的南橋芯片:黑線:gnd ;紅線:vcc ;綠線:data+ ;白線:data-。
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USB接口(2張)
定義:
USB接口接口種類
隨着各種數碼設備的大量普及,特別是MP3和數碼相機的普及,我們周圍的USB設備漸漸多了起來。然而這些設備雖然都是採用了USB接口,但是這些設備的數據線並不完全相同。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,通常出於體積的考慮而採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。
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B-5Pin
B-4Pin
B-8Pin
Mini B型8Pin Round
這種接頭可以見於一些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也都採用了普及度最高的Mini B型5Pin接口。
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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,其中號稱 “鐵三角” 的 180TC,以及該系列的很多其他產品採用的均是這種接口。這種接口的應用範圍也還算是廣,不過從iRiver自3XX系列全面換成Mini B型5Pin的接口後,這種規格明顯沒有Mini B型5Pin搶眼了。
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Micro USB
2009年10月26日在瑞士日內瓦舉辦的國際電聯ITU-T第五研究組(SG5)全會上完成了"通用移動終端及其它ICT設備的電源適配器和充電器方案"框架標準討論並通過,並申請進入報批程序。這實際意味着全球都將統一手機充電器標準。
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Type-C,是一種全新的USB接口形式,它伴隨最新的USB 3.1標準橫空出世。由USB-IF組織於2014年8月份發佈,是USB標準化組織為了解決USB接口長期以來物理接口規範不統一,電能只能單向傳輸等弊端而制定的全新接口,它集充電,顯示,數據傳輸等功能於一身。Type-C接口最大的特點是支持正反2個方向插入,正式解決了 “USB永遠插不準” 的世界性難題,正反面隨便插。
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USB接口電視應用
功能各異
USB線
説到USB播放能力,當前的國產電視在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還是有差距,但是也足夠一般用户使用了。
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- 參考資料
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- 1. 業界推出全新USB Type C介面標準規範 .HKEPC[引用日期2015-01-30]
- 2. 謝四連,董輝,許嶽兵主編;劉偉羣,鄺勁松,朱高峯,趙志剛,龍祖強,解志堅副主編;成運,張寧丹主審.微機原理與接口技術 修訂版:中南大學出版社,2015.08:第296頁
- 3. 李海強.LTE多模終端的關鍵技術及系統設計=Key technology and system design for LTE multimode terminal:北京理工大學出版社,2016.11:第208頁
- 4. 周立功.面向AMetal框架和接口的C編程:北京航空航天大學出版社,2018.11:第32頁
- 5. special focus.世界電信:中華人民共和國工業和信息化部出版,2010.1-2:93
- 6. 馮友誼等.計算機通信技術[M]:北京郵電大學出版社,2008.05
- 7. 張良清.DOS/BIOS高手真經 第2版:中國鐵道出版社,2016.12:第334頁
- 8. USB4.0是怎麼樣的?USB4.0速度有多快? -Win7系統之家 .Win7系統之家[引用日期2022-07-18]