关于 USB,我们经常见到 USB-A、USB 3.1 Gen 1、Type-C等名词,如果把其中一些名词放在一起,时常让人感到困惑,比如 USB 3.0、USB 3.1 Gen 1、USB 3.2 Gen 1,三者看似不同,实则指向同一标准。本文将介绍 USB 接口的分类,梳理 USB 的命名规范,以及如何识别 USB 接口。
Universal Serial Bus(通用串行总线),简称 USB,是一种用于数据通信的接口标准,由多家计算机和通信公司联合制定。
USB 接口类型
根据形状划分
- USB 接口主要分为三大类:USB Type-A、USB Type-B、USB Type-C。
- USB Type-A 和 USB Type-B 又可细分为 Standard(标准)、Mini(小型)、Micro(微型)。
根据大小划分
- USB 接口主要分为三大类:TYPE、Mini、Micro。
- TYPE 分为 Type-A、Type-B、Type-C。
- Mini 分为 Mini A、Mini B。
- Micro 分为 Micro A、Micro B。
以 USB Type-A 为例,可简称为 USB-A、Type-A、A 口,Type-A 通常又代指标准 USB Type-A。
USB 各类型接口如下图所示:
USB 协议
为什么会出现同一标准不同名称的情况呢?这就不得不谈到 USB 标准的发展。USB 接口自1994年推出以来,经过 26 年的发展,经过USB1.0/1.1、USB2.0、USB3.x,最终发展到了现在的USB4;传输速率也从最开始的1.5Mbps,大幅提高到了最新的40Gbps。USB 标准在发展的过程中经过多次改名,导致命名显得混乱。
USB 1.0
- 1996 年 1 月 15 日推出 USB 1.0 接口规范。
- 规定低速传输速率为 1.5Mbit/s。
USB1.1
- 1998 年 9 月 23 日对原来的 USB1.0 进行升级,提出了 USB1.1。
- USB1.1 规定了全速传输速率为 12Mbit/s,并兼容 USB1.0 的 1.5Mbit/s。
USB 2.0
- 2000 年 4 月 27 日由 USB-IF 组织提出了 USB2.0 总线协议规范。
- 具备 480Mbit/s 的高速传输速率,向下兼容低速 1.5Mbit/s 和全速 12Mit/s。
- USB 1.0 改名为 USB 2.0 Low-Speed,USB 1.1 改名为USB 2.0 Full-Speed,USB 2.0 则叫做 USB 2.0 High-Speed。
USB 3.0
- 超高速 USB 3.0 规范于 2008 年 11 月 17 日由 USB-IF 组织推出。
- 提供更高的 5.0Gbit/s 的超高速传输速度,并向下兼容低速 1.5Mbits/s、全速 12Mbit/s 和高速 480Mbit/s 传输速率。
USB 3.1
- 2013 年 12 月 3 日发布。
- 速度翻番至 10Gbps。
- USB 3.0 改名为 USB 3.1 Gen 1,USB 3.1 叫做 USB 3.1 Gen 2。
USB 3.2
- 2017 年 9 月份,USB 3.2 发布。
- 速度翻番至 20Gbps。
- USB 3.1 Gen 1 改名为 USB 3.2 Gen 1,USB 3.1 Gen 2 改名为 USB 3.2 Gen 2,USB 3.2 则叫做 USB 3.2 Gen 2×2。
- 3.0 到 3.2 更拥有一个市场推广名,分别是 SuperSpeed USB、SuperSpeed USB 10Gbps、SuperSpeed USB 20Gbps。
- 废弃 USB 3.0 和 USB 3.1 命名,统一划入 USB 3.2。
USB4
- 2019 年 8 月 29 日发布。
- 速度翻番至 40Gbps,并向下兼容 USB 3.2 和 USB 2.0。
- 仅支持 Type-C。
需要注意辨别的就是
- USB 3.0 = USB 3.1 Gen 1 = USB 3.2 Gen 1
- USB 3.1 = USB 3.1 Gen 2 = USB 3.2 Gen 2
- USB 3.2 = USB 3.2 Gen 2×2
USB 接口标准、标准别名、传输速率如下图所示(USB 3.0 和 USB 3.1 命名已废弃):
SuperSpeed USB 三叉戟标识如下图所示,可标注在支持 USB3.2 Gen1 的 USB 接口旁边。若图片右侧箭头上方标注 10,表明支持 USB 3.2 Gen 2,若标注 20,表明支持 USB 3.2 Gen 2×2。
USB PD 三叉戟标识如下图所示,可标注在支持 USB 2.0 及以下版本,同时支持 USB PD 的 USB 接口旁边。
SuperSpeed USB PD 三叉戟标识如下图所示,可标注在支持 USB 3.2 Gen 1 和 USB DP 的 USB 接口旁边。若图片右侧箭头上方标注 10,表明支持 USB 3.2 Gen 2 和 USB DP,若标注 20,表明支持 USB 3.2 Gen 2×2 和 USB DP。
USB 接口颜色
USB 端口有时会进行颜色编码,以指示其支持的USB规范和功能。需要注意的是,这些颜色不是USB规范所要求的,设备制造商之间也不一致。
相关协议
USB PD
USB Power Delivery,起源于 USB 电池规范 BC,随着使用 USB 接口供电、充电的设备增多,USB IF 发布了 USB PD 规范,专门定制关于 USB 设备供电的协议。
USB 充电标准发展史如下图所示:
HID
Human Input Device,定义了输入设备与计算机系统之间通信的协议和标准。
UVC
USB Video Class,是一种在 USB 设备中实现视频传输的规范,是微软与另外几家设备厂商联合推出的为 USB 视频捕获设备定义的协议标准。
UAC
USB AUDIO Class,又称 USB Audio Device(UAD),是一种在 USB 设备上实现数字音频传输的规范。
Thunderbolt
Thunderbolt(雷电)是英特尔的私有协议,USB4 基于 Thunderbolt 3 协议,Thunderbolt 4 协议符合 USB4 规范。Thunderbolt 4 与 USB 相互兼容性,Thunderbolt 与 USB4 相互兼容性。
DisplayPort
DisplayPort 是一个由 PC 及芯片制造商联盟开发,视频电子标准协会(VESA)标准化的数字式视频接口标准,USB4 兼容 DisplayPort 1.4a 和 DisplayPort 2.0。
设备复合
在电脑的设备管理器中,可能会看到 USB Compoite Device 或者 USB Compound Device。
USB 设备有两种“复合”
- USB 组合设备 Compound Device
- USB 复合设备 Compoite Device
USB 组合设备将多个物理的 USB 设备通过集线器级联起来进行封装,对外预留一个USB集线器的上游端口。
USB 复合设备是一个 USB 物理设备,由一个 USB 设备芯片实现多个 USB 设备功能,通过 USB 接口描述符来实现不同的设备功能。
一点题外话
USB4 的标准写法是“USB4”,而不是“USB 4”,没有空格。USB Promoter Group首席执行官布拉德·桑德斯(Brad Saunders)解释说,删除空格的目的是将重点从版本号转移到品牌名称上。他说:“我们要传达的信号之一是,我们不打算进入 4.0、4.1、4.2 的迭代路径……而且我们不希望将它与具体的产品关联……我们希望使它尽可能简单。”
在选择 USB 产品的时候,需要仔细甄别,由于 USB 略显混乱的命名,一些商家可能投机取巧,比如,标注为 USB 3.2 的设备实际可能仅支持 USB 3.0(USB 3.2 Gen 1),在购买时需要确认具体支持的协议。
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