USB接口

工作原理

USB是一個外部總線標準，規范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年推出后，已成功替代串口和并口，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3.1版本。對于大多數工程師來說，開發USB2.0接口產品主要障礙在于：要面對復雜的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。

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USB1.1，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。

USB 2.0

USB2.0規范是由USB1.1規范演變而來的。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。也就是說，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。

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，相比并口速度提高達到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。

USB 3.0

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宣布，該組織負責制定的新一代USB 3.0標準已經正式完成并公開發布。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。可廣泛用于PC外圍設備和消費電子產品。

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。預計支持新規范的商用控制器將在2009年下半年面世，消費級產品已經上市。

USB 3.1

USB 3.1 Gen2是最新的USB規范，該規范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，并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 3.1 Gen2兼容現有的USB 3.0（即USB 3.1 Gen1）軟件堆棧和設備協議、5Gbps的集線器與設備、USB 2.0產品。

USB-IF最新的USB命名規范，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 。

主要優點

USB設備主要具有以下優點：

1.可以熱插拔。就是用戶在使用外接設備時，不需要關機再開機等動作，而是在電腦工作時，直接將USB插上使用。

2.攜帶方便。USB設備大多以“小、輕、薄”見長，對用戶來說，隨身攜帶大量數據時，很方便。當然USB硬盤是首要之選了。

3.標準統一。大家常見的是IDE接口的硬盤，串口的鼠標鍵盤，并口的打印機掃描儀，可是有了USB之后，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。

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，盡可以連下去，將你家的設備都同時連在一臺個人電腦上而不會有任何問題(注：最高可連接至127個設備)。

接口布置

USB是一種常用的pc接口，它只有4根線，兩根電源兩根信號，故信號是串行傳輸的，usb接口也稱為串行口，usb2.0的速度可以達到480Mbps。可以滿足各種工業和民用需要。

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-。

USB接口顏色

一般的排列方式是：紅白綠黑從左到右。

定義：

紅色－USB電源：標有－VCC、Power、5V、5VSB字樣。

白色－USB數據線：（負）－DATA-、USBD-、PD-、USBDT-。

綠色－USB數據線：（正）－DATA 、USBD 、PD 、USBDT 。

黑色－地線：GND、Ground。

接口種類

隨著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

這種接口可以說是最常見的一種接口了，這種接口由于防誤插性能出眾，體積也比較小巧，所以正在贏得越來越多的廠商的重視，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產品：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產品(如Yepp)，SONY的DSC系列，康柏的IPAQ系列產品。

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

Mini B型8Pin Round

這種接口和前面的普通型比起來，就是將原來的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

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采用的均是這種接口。這種接口的應用范圍也還算是廣，不過從iRiver自3XX系列全面換成Mini B型5Pin的接口后，這種規格明顯沒有Mini B型5Pin搶眼了。

Micro USB

符合USB2.0規范，支持12Mbit/s的數據傳輸速率。該模塊按照Microport接口將控制引腳，便于與支持 Microport接口的主控制器相連。

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"框架標準討論并通過，并申請進入報批程序。這實際意味著全球都將統一手機充電器標準。

type-C

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組織于2014年8月份發布，是USB標準化組織為了解決USB接口長期以來物理接口規范不統一，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，數據傳輸等功能于一身。Type-C接口最大的特點是支持正反2個方向插入，正式解決“USB永遠插不準”的世界性難題，正反面隨便插。

TYPE-C硬件接口的特點明顯，主要有以下幾點：

（1）支持正反對稱插拔，解決實際應用中的反插無法插入的問題；

（2）接口纖薄，可支持更加輕薄的設備，可令便攜式設備的設計更薄更小；

（3）支持更大功率傳輸，最大可達100瓦，支持更多的大功率負載設備。

（4）支持單口和雙口TYPE-C，應用靈活。

（5）支持雙向功率傳輸，送電和受電均可。

電視應用

功能各異

雖然很多電視機都配有USB接口，但是通過USB接口連接存儲設備后能實現的功能卻不太相同。有的電視機只支持播放USB存儲設備中的圖片，有的可以播放音樂文件和一些特定格式的視頻。

USB線

說到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，但是也足夠一般用戶使用了。

電視USB接口

下圖2中為電視側面的usb接口，可以直接接插U盤或者移動硬盤