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通用串行总线英语:Universal Serial Bus,缩写:USB)是连接计算机系统与外部设备的一种串口总线标准,也是一种输入输出接口的技术规范,被广泛地应用于个人电脑和移动设备等信息通讯产品,并扩展至摄影器材、数字电视机顶盒)、游戏机等其它相关领域。

多媒体电脑刚问世时,外接式设备的传输接口各不相同,如打印机只能接LPT、调制解调器只能接RS232、鼠标键盘只能接PS/2等。繁杂的接口系统,加上必须安装驱动程序并重启才能使用的限制,都会造成用户的困扰。因此,创造出一个统一且支持易插拔的外接式传输接口,便成为无可避免的趋势,USB应运而生。

最新一代的USB是USB4,传输速度为40Gbit/s[1]。USB Type-A、Type-B接头分正反,但新型USB Type-C接头不分正反。

概述

USB最初是由英特尔与微软倡导发起,最大的特点是尽可能得实现热插拔和即插即用。当设备插入时,主机枚举到此设备并加载所需的驱动程序,因此其在使用上远比PCI和ISA等总线方便。

USB在速度上远比并行端口(例如EPP、LPT)与串行接口(例如RS-232)等传统电脑用标准总线快上许多。USB 1.1(USB 2.0 FullSpeed)的最大传输速率为12Mbps,USB 2.0(USB 2.0 HiSpeed)为480Mbps,USB 3.0(USB 3.2 Gen1) 为 5Gbps,USB 3.1(USB 3.2 Gen2x1) 为 10Gbps,而USB 3.2(USB 3.2 Gen2x2)更达20Gbps,以及近期发表的USB 4.0其速度可达40Gbps。

USB的设计为非对称式的,它由一个主机控制器和若干通过集线器设备以树形连接的设备组成。一个控制器下最多可以有5级Hub,包括Hub在内,最多可以连接128个设备,因为在设计时是使用7比特定址字段,二的七次方就等于128,一般人说USB连接127个是指连接(某一设备)时需扣除一个连接主机的USB接头,而一台计算机可以同时有多个控制器。和SPI-SCSI等标准不同,USB集线器不需要终结器。

USB可以连接的外设有鼠标、键盘、游戏手柄、游戏杆、扫描仪、数字相机、打印机、硬盘和网络等部件。对数字相机这样的多媒体外设USB已经是缺省接口;由于大大简化与计算机的连接,USB也逐步取代并行接口成为打印机的主流连接方式之一。2004年已经有超过1亿台USB设备;到2007年时,高清晰度数字视频外设是仅有的USB未能染指的外设类别,因为他需要更高的传输速率,不过USB3.1和2019年USB4的问世,高清晰度数字视频外设和外接式显卡也能在USB播放。

现USB标准中,按照速度等级和连接方式分为以下七种版本。注意USB-IF目前正式的主版本号只有USB 2.0和USB 3.2两个。

标准

USB开发者论坛负责USB标准制订,其成员包括:苹果电脑、惠普、NEC、微软和英特尔。

2001年底,USB-IF公布USB 2.0规范,与之前的USB 0.9、USB 1.0和USB 1.1一样,该规范完全向下兼容。随后,USB-IF公布USB On-The-Go(USB OTG,当前版本:1.0a)作为USB 2.0规范的补充标准,使其能够用于在便携设备之间直接交换数据

USB的连接器分为A、B两种,分别用于主机和设备;其各自的小型化的连接器是Mini-A, Mini-B 和 Micro-A, Micro-B,另外还有Mini-AB(可同时支持Mini-A及Mini-B)的插口。USB 3.1版本中引入了支持正反面不区分插入的C型[2]

视频

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参考文献