USB

USB(Universal Serial Bus)中文名稱為通用串行總線(Universal Serial Bus)，是一種快速同步傳輸?shù)碾p向串行接口標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范計(jì)算機(jī)、移動(dòng)設(shè)備等外部設(shè)備之間的連接和通信。USB廣泛應(yīng)用于手機(jī)、電腦、鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、攝影器材、電視、游戲機(jī)、掃描儀、充電器、磁盤(pán)等設(shè)備，支持各種操作系統(tǒng)windows、MAC、Linux等。

1994年，以Intel為首的七家公司(Intel、Compaq、Microsoft、IBM、北方電信和NEC)共同開(kāi)發(fā)并制定了USB傳輸協(xié)議的初稿。1995年，USB-IF(USB實(shí)現(xiàn)者論壇)成立。1996年，USB1.0標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)世，USB標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始用于供電和數(shù)據(jù)傳輸。1998年，USB1.1規(guī)范發(fā)布，此后，USB標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始在市場(chǎng)上流行。

2023年，USB標(biāo)準(zhǔn)版本已經(jīng)經(jīng)歷了四代的發(fā)展，最新的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)制定到USB4。傳輸速度從最初的1.5兆比特每秒(Mbps)提升到如今的40 Gbps，最大傳輸功率可達(dá)100W，具備動(dòng)態(tài)帶寬資源分配能力。全世界有數(shù)十億臺(tái)個(gè)人電腦使用USB。USB因其方便、速度快、擴(kuò)展性強(qiáng)，成為很多消費(fèi)者連接設(shè)備的首選。

USB 1.0

在USB誕生之前，外部設(shè)備連接電腦面臨著很多問(wèn)題:數(shù)據(jù)線種類繁多，很多設(shè)備使用專用數(shù)據(jù)線；很多設(shè)備不支持即插即用，需要安裝擴(kuò)展卡、跳線和軟件驅(qū)動(dòng)。外圍設(shè)備不能熱插拔，需要安裝軟件后重啟系統(tǒng)重新分配系統(tǒng)資源(如I/O地址空間、IRQ中斷請(qǐng)求、DMA通道)；昂貴的標(biāo)準(zhǔn)外圍連接器和相關(guān)的數(shù)據(jù)線是昂貴的。

為了解決這些問(wèn)題，1994年，以Intel為首的7家公司(Intel、Compaq、Microsoft、IBM、北方電信、NEC)共同開(kāi)發(fā)制定了USB傳輸協(xié)議的初稿，并于1995年成立了USB-IF這一非盈利組織。

1996年，USB1.0標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)世，理論速度1.5 Mbit/s，絕大多數(shù)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、智能手機(jī)、打印機(jī)都采用USB標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)供電和數(shù)據(jù)傳輸。同年，USB-IF發(fā)布了USB低速緩沖的設(shè)計(jì)指南，教用戶如何深入使用USB。1997年，USB-IF發(fā)布了USB-APM交互白皮書(shū)，使APM和USB能夠協(xié)同工作。

USB-IF作為USB的標(biāo)準(zhǔn)化組織，在1998年發(fā)布了USB1.1規(guī)范，與當(dāng)時(shí)市場(chǎng)上并未廣泛使用的USB 1.0不同。USB1.1標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，USB開(kāi)始逐漸占據(jù)主流市場(chǎng)。在USB1.1的規(guī)范中，提到了USB1.1的各種特性:高速傳輸速率12Mbit/s，低速傳輸速率1.5Mbit/s，支持熱插拔，同步和異步傳輸，內(nèi)置電源/低壓配電裝置。最長(zhǎng)電纜為5米，最多可支持127臺(tái)設(shè)備。USB的抗干擾能力大大增強(qiáng)。

USB 2.0

2000年發(fā)布了USB2.0的規(guī)范，完全向下兼容之前的USB版本，傳輸速率達(dá)到480Mbit/s，是一種半雙工的數(shù)據(jù)傳輸方式。從用戶的角度來(lái)看，USB 2.0的帶寬遠(yuǎn)高于USB1.1，系統(tǒng)廠商可以用USB 2.0以最經(jīng)濟(jì)的方式連接高性能的外部設(shè)備，對(duì)系統(tǒng)整體成本影響不大。USB2.0的特性注定要取代USB 1.1。同年，USB-IF發(fā)布了USB驅(qū)動(dòng)接口規(guī)范。10月，推出USB迷你接口。2001年，USB OTG功能發(fā)布，使特定的外部設(shè)備能夠在沒(méi)有計(jì)算機(jī)的情況下相互通信。

2003年，USB對(duì)Type-B接口進(jìn)行了改進(jìn)，將形狀改為圓形倒角，接口更加牢固。6月，USB-IF重新命名了USB的規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)，將USB 1.0改為USB 2.0低速版，USB 1.1改為USB 2.0全速版，USB 2.0改為USB 2.0高速版。

2007年，USB進(jìn)入不斷更新協(xié)議版本和接口的迭代期。USB引入了Micro-USB接口，增加了接口的穩(wěn)定性。USB充電規(guī)范(USB BC)也在同年推出。

USB 3.0

2008年，為了滿足用戶日益增長(zhǎng)的存儲(chǔ)需求，由英特爾、微軟、惠普、德州儀器、NEC、ST-NXP等公司組成的USB 3.0推進(jìn)組完成了USB 3.0(SuperSpeed USB)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，傳輸速率為5.0Gbit/s，最大輸出電流為900mA，兼容USB2.0，支持全雙工數(shù)據(jù)傳輸。

2009年，USB-IF繼續(xù)發(fā)布新產(chǎn)品，開(kāi)發(fā)新的服務(wù)內(nèi)容。USB-IF發(fā)布了USB BC1.1，將USB的充電容量提升到5V和1.8A，2010年提升到5V和5A。

2012年7月，USB發(fā)布了PD快充協(xié)議1.0版本。2013年，USB規(guī)范了高速芯片的斷開(kāi)方法。USB 3.1(USB SuperSpeed Gen2)標(biāo)準(zhǔn)也已發(fā)布，傳輸速率達(dá)到10Gbit/s，電源標(biāo)準(zhǔn)提升至20V/5A時(shí)的100W。

2014年，USB推出了新的Type C接口，支持正反插，最高可輸出20V、5A電流。通過(guò)這個(gè)接口和8月份推出的PD快充協(xié)議2.0版本，其供電能力達(dá)到100W W，隨后，USB-IF更改了協(xié)議名稱，將USB 3.0更名為USB 3.1Gen1 SuperSpeed，USB 3.1更名為USB 3.1Gen2 SuperSpeed。但是在隨后的產(chǎn)品更新中放棄了這個(gè)命名方案，引入了新的命名方案。

2015年11月，PD快充協(xié)議3.0發(fā)布，充電規(guī)范沒(méi)有變化。2017年發(fā)布USB 3.2標(biāo)準(zhǔn)，支持USB Type-C下雙10Gbit/s通道，速度為20Gbit/s..

USB4

2019年3月，英特爾為USB-IF組織提供了Lightning 3協(xié)議技術(shù)。隨后，USB推進(jìn)組發(fā)布了基于雷電3協(xié)議的USB4協(xié)議，最大傳輸速率40Gbit/s，具備動(dòng)態(tài)帶寬資源分配能力，支持USB電力輸送快充協(xié)議。同年，USB-IF重新命名了協(xié)議，即USB3.1 Gen 1(原USB3.0)、USB3.1 Gen 2(原USB3.1)和USB 3.2 Gen 2x2。

2021年5月，USB推出PD快充協(xié)議3.1版本，最大支持240W，增加了三個(gè)可調(diào)電壓檔位，可快速充電。

2022年，USB Promoter Group宣布推出USB4 2.0，通過(guò)USB Type-C接口的傳輸速率達(dá)到80 Gbit/s，USB4可以使用最高的USB帶寬，擴(kuò)展USB Type-C接口的性能。基于現(xiàn)有的USB3.2和2.0架構(gòu)，USB4補(bǔ)充了產(chǎn)品協(xié)議。USB4支持與多種終端設(shè)備類型動(dòng)態(tài)共享單個(gè)高速鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。該規(guī)范使主機(jī)能夠?yàn)轱@示數(shù)據(jù)流分配最佳比例，并向后兼容USB3.2和USB2.0。

2022年10月，USB-IF帶來(lái)了全新的命名系統(tǒng)。USB接口將以傳輸帶寬為市場(chǎng)代碼統(tǒng)一，如USB4 v2.0對(duì)應(yīng)USB 80Gbps，USB4對(duì)應(yīng)USB 40Gbps。

Ma-USB: Media agnostic，即沒(méi)有介質(zhì)限制的USB，是USB-IF啟用的新標(biāo)準(zhǔn)，允許無(wú)線設(shè)備和擴(kuò)展端口在USB協(xié)議下通信，無(wú)需物理連接。MA-USB符合USB 3.1、USB 3.0和USB 2.0的規(guī)范，利用USB基礎(chǔ)設(shè)施可以實(shí)現(xiàn)千兆無(wú)線傳輸速率。

芯片間USB:芯片間USB是一種芯片間USB(簡(jiǎn)稱IC-USB、USB-IC或HSIC)。它是USB實(shí)現(xiàn)者論壇USB 2.0規(guī)范的附錄，USB-IF也在后來(lái)推出了超高速片間USB( SSIC)。USB 2.0高速片間USB(HSIC)實(shí)現(xiàn)了芯片之間的互連，針對(duì)功耗、成本和復(fù)雜度優(yōu)化了鏈路，取消了普通USB中傳統(tǒng)的模擬收發(fā)器，可以降低物理層功耗。

USB-C: USB Type-C是USB-IF在2014年推出的新接口類型，支持正反插，最高可輸出20V、5A電流。通過(guò)這個(gè)接口和8月份推出的PD快充協(xié)議2.0版本，其供電能力達(dá)到100W，逐漸成為市場(chǎng)上新的主流影音接口。

USB Billboard:USB Billboard是USB Type-C規(guī)范的一部分。USB Type-C的連接方式中，有PD充電等使用的替代模式。當(dāng)設(shè)備無(wú)法進(jìn)入替代模式時(shí)，它會(huì)將該設(shè)備識(shí)別為USB廣告牌設(shè)備，以警告用戶。

當(dāng)USB設(shè)備連接到主機(jī)時(shí)，它開(kāi)始識(shí)別USB設(shè)備(也稱為從設(shè)備)。連接/拔出從機(jī)的過(guò)程稱為USB插拔。通用USB接口包括四根線，即Vcc、D+、D-和GND。從機(jī)連接到主機(jī)后，主機(jī)通過(guò)D+和D-線上電壓和電阻的變化來(lái)檢測(cè)從機(jī)是否連接。隨后，主機(jī)開(kāi)始識(shí)別從機(jī)的類型，判斷是鼠標(biāo)、鍵盤(pán)還是其他類型。從設(shè)備的描述符集可以幫助主設(shè)備識(shí)別，描述符集包括從設(shè)備的設(shè)備描述符、配置描述符、接口描述符、端點(diǎn)描述符等信息。訪問(wèn)由主機(jī)設(shè)置的描述符的過(guò)程稱為枚舉。在這個(gè)過(guò)程之后，主機(jī)可以使用從機(jī)的功能。

從設(shè)備將通過(guò)等待主設(shè)備輪詢來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，一些設(shè)備將在描述符集中添加關(guān)于輪詢時(shí)間的描述。當(dāng)主機(jī)需要向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，從機(jī)需要盡快接收。主機(jī)將為每個(gè)被訪問(wèn)的從機(jī)分配一個(gè)設(shè)備地址，并通過(guò)設(shè)備地址訪問(wèn)從機(jī)。通過(guò)從設(shè)備的設(shè)備端點(diǎn)，主機(jī)可以訪問(wèn)從設(shè)備的特定功能。屬性在從端的端點(diǎn)描述符集中聲明，主端根據(jù)屬性創(chuàng)建不同的數(shù)據(jù)通道，使用不同的方式讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。

一個(gè)完整的主從通信包括兩個(gè)或三個(gè)過(guò)程，分別是請(qǐng)求過(guò)程(令牌包)、數(shù)據(jù)過(guò)程(數(shù)據(jù)包)和狀態(tài)過(guò)程(握手包)。主機(jī)發(fā)送一個(gè)令牌包來(lái)啟動(dòng)請(qǐng)求過(guò)程。當(dāng)請(qǐng)求過(guò)程中需要傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)過(guò)程開(kāi)始。最后，數(shù)據(jù)接收器開(kāi)始狀態(tài)處理并結(jié)束通信。當(dāng)沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸要求時(shí)，沒(méi)有數(shù)據(jù)處理，從機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)處理，結(jié)束通信。

數(shù)據(jù)傳輸

傳輸速度：USB4和USB 3.2規(guī)范共同確定了80 Gbps、40Gbps、20Gbps、10Gbps和5Gbps五種傳輸速率。供應(yīng)商必須在產(chǎn)品包裝、廣告內(nèi)容和任何其他營(yíng)銷(xiāo)材料中明確傳達(dá)產(chǎn)品性能信號(hào)。

傳輸方式：USB傳輸支持四種數(shù)據(jù)類型:控制信號(hào)流、塊數(shù)據(jù)流、中斷數(shù)據(jù)流和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流。對(duì)應(yīng)的傳輸模式有四種:控制傳輸模式、批量傳輸(塊傳輸)模式、中斷傳輸模式和等時(shí)傳輸(同步傳輸)模式。控制傳輸、批量傳輸、中斷傳輸都會(huì)在數(shù)據(jù)傳輸出錯(cuò)時(shí)嘗試重發(fā)。

下面詳細(xì)介紹四種傳輸模式:

控制傳輸：USB控制傳輸是USB最基本的數(shù)據(jù)傳輸方式，可用于低速、全速、高速和超速USB設(shè)備。該方法支持雙向傳輸，用于處理主機(jī)的USB設(shè)備控制命令、設(shè)備狀態(tài)查詢和確認(rèn)命令，如主機(jī)首次檢測(cè)到USB設(shè)備時(shí)的配置和設(shè)置。USB控制傳輸適合傳輸少量數(shù)據(jù)，對(duì)傳輸?shù)恼_性要求嚴(yán)格，對(duì)傳輸時(shí)間、傳輸速率、實(shí)時(shí)性沒(méi)有要求。一般來(lái)說(shuō)，USB設(shè)備必須支持USB控制傳輸模式。當(dāng)USB通電時(shí)，任何USB設(shè)備都必須支持端點(diǎn)0的默認(rèn)管道中的控制傳輸。

批量傳輸(塊傳輸)：USB BuIk傳輸是USB接口協(xié)議中最重要的數(shù)據(jù)傳輸方式，可用于全速、高速和超速USB設(shè)備?？梢赃M(jìn)行單向或雙向傳輸，傳輸要求正確性的數(shù)據(jù)。這種傳輸方式適合傳輸大量數(shù)據(jù)，要求傳輸?shù)恼_性，但對(duì)傳輸時(shí)間、傳輸速率、實(shí)時(shí)性沒(méi)有要求。一般來(lái)說(shuō)，這種方法常用于數(shù)據(jù)采集卡、USB打印機(jī)、USB掃描儀等設(shè)備。這些設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性要求很高，但對(duì)傳輸速率沒(méi)有嚴(yán)格的要求。

USB

中斷傳輸：USB的中斷傳輸可用于低速、全速、高速和超速設(shè)備。USB中斷傳輸支持單向傳輸，適用于傳輸少量或中等數(shù)量的數(shù)據(jù)，需要固定的事務(wù)周期。一般來(lái)說(shuō)，USB鼠標(biāo)、USB鍵盤(pán)等HID人機(jī)交互設(shè)備中經(jīng)常使用USB中斷傳輸。這些設(shè)備具有快速響應(yīng)的要求和對(duì)數(shù)據(jù)的低需求。

同步傳輸：USB同步傳輸可用于全速、高速和超速USB設(shè)備。支持單向或雙向傳輸，傳輸連續(xù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。USB同步傳輸適合傳輸大量數(shù)據(jù)，速率恒定，對(duì)服務(wù)周期有要求，但對(duì)正確性沒(méi)有嚴(yán)格要求。一般來(lái)說(shuō)，USB同步傳輸常用于MP3、VCD、DVD等對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高，數(shù)據(jù)必須及時(shí)發(fā)送和接收的音視頻設(shè)備。

傳輸元件：USB系統(tǒng)中信息傳輸?shù)幕締挝皇前?，USB總線上的每次交換至少需要三個(gè)包:主機(jī)發(fā)出一個(gè)標(biāo)志(token)包開(kāi)始，確定設(shè)備地址、端點(diǎn)、傳輸方向、傳輸類型等。，后面是發(fā)送數(shù)據(jù)或指示信息的數(shù)據(jù)包，最后是提供數(shù)據(jù)接收反饋的握手包，如果有錯(cuò)誤需要重傳。USB數(shù)據(jù)傳輸需要軟件、驅(qū)動(dòng)和硬件的配合。從協(xié)議處理的角度來(lái)看，數(shù)據(jù)的編碼、解碼和傳輸是由各種程序和驅(qū)動(dòng)程序來(lái)完成的，主要包括以下四個(gè)部分:USB主機(jī)程序、USB總線驅(qū)動(dòng)程序、USB主機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)程序和USB功能設(shè)備程序。從硬件處理的角度來(lái)看，USB數(shù)據(jù)的編碼、解碼和數(shù)據(jù)傳輸是由多個(gè)USB芯片完成的，主要包括以下三類芯片:USB主控制器芯片、USB集線器芯片和USB功能設(shè)備芯片。完整的USB數(shù)據(jù)傳輸需要通過(guò)上述程序和硬件的合理分工和配合來(lái)完成。當(dāng)USB設(shè)備連接到USB總線時(shí)，USB設(shè)備可以在軟件和硬件的支持下實(shí)現(xiàn)與USB主機(jī)的高速數(shù)據(jù)通信。

電源：USB已經(jīng)從數(shù)據(jù)接口發(fā)展到用數(shù)據(jù)接口給主要的電源提供商提供有限的電源，也就是USB Power Delivery(縮寫(xiě)為USB PD)規(guī)范，使USB除了數(shù)據(jù)傳輸之外，還能支持同線，提供供電能力。許多設(shè)備可以使用USB充電或從USB獲取電源。USB支持多種電源模式:開(kāi)啟、暫停和關(guān)閉。USB設(shè)備可以進(jìn)入掛起模式，但仍然會(huì)喚醒系統(tǒng)。USB已經(jīng)成為許多小型設(shè)備無(wú)處不在的電源插座，如手機(jī)、平板電腦、便攜式揚(yáng)聲器和其他手持設(shè)備。用戶不僅需要USB來(lái)滿足數(shù)據(jù)需求，還需要在不加載驅(qū)動(dòng)程序的情況下簡(jiǎn)單地為設(shè)備提供電源或充電，以實(shí)現(xiàn)“傳統(tǒng)”的USB功能。根據(jù)USB接口供電能力的不同，USB協(xié)議分為高功率輸出端口和低功率輸出端口。它們的供電電壓是一樣的，不同的是最大輸出電流不同，USB接口提供的電源是有限的。在設(shè)計(jì)USB外設(shè)時(shí)，需要仔細(xì)分析USB外設(shè)的最大功率要求，確保在USB協(xié)議規(guī)定的范圍內(nèi)。另外，考慮到兼容性，最好讓USB外設(shè)兼顧主機(jī)側(cè)的高功率輸出口和低功率輸出口。對(duì)于不同的USB設(shè)備，消耗的電量是不同的。在USB總線接口協(xié)議中，功率需求通常用單位負(fù)載來(lái)表示。

從電源的角度來(lái)看，典型的USB設(shè)備有以下幾種。

◆ USB根集線器:直接連接到USB主控制器的USB集線器。

◆ USB總線供電hub:由VBUS直接供電的USB hub外設(shè)，帶USB接口的GND。

◆ USB自供電hub:使用外接電源的USB hub外設(shè)。

◆USB總線供電的小功率設(shè)備:VBUS和GND直接使用USB接口供電的USB外設(shè)，最大功耗為1單位負(fù)載。

◆USB總線供電的大功率設(shè)備:VBUS和GND直接使用USB接口供電的USB外設(shè)，最大功耗大于1個(gè)單位負(fù)載。

◆ USB自供電設(shè)備:使用外接電源的USB外設(shè)。

2021年，USB-IF發(fā)布了USB PD3.1版本，結(jié)合USB Type-C規(guī)范2.1對(duì)線纜的要求，將電源從原來(lái)的100W(20V 5A)提高到240W，USB供電設(shè)備擴(kuò)展到100W以上。

主從模式：USB設(shè)備和USB主機(jī)通過(guò)USB總線連接。USB的總線是主從式的，主機(jī)稱為主機(jī)，從機(jī)(即設(shè)備)稱為設(shè)備。主機(jī)之間(USB4.0除外)和從機(jī)之間沒(méi)有互聯(lián)。在通信過(guò)程中，通信是由主機(jī)發(fā)起的，從機(jī)只能被動(dòng)地接收主機(jī)的信號(hào)和數(shù)據(jù)。隨著USB的發(fā)展，在USB3.0及以后的USB協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中，主機(jī)增加了通信對(duì)象，可以與集線器進(jìn)行通信。為了增加靈活性，USB開(kāi)發(fā)了USB OTG(On The Go)，它支持主從切換。當(dāng)同一設(shè)備處于不同情況時(shí)，可以切換為主設(shè)備或從設(shè)備。USB OTG線中添加的USB ID線就是用來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的的。當(dāng)USB ID線被拉高時(shí)，它處于從(設(shè)備)模式，當(dāng)USB ID線接地時(shí)，它處于主模式。

總線結(jié)構(gòu)：USB總線呈現(xiàn)樹(shù)形拓?fù)洹Ｔ摻Y(jié)構(gòu)的基本節(jié)點(diǎn)是USB主機(jī)控制器，USB根集線器連接到USB主機(jī)控制器。一個(gè)USB Hub可以將一個(gè)USB接口擴(kuò)展成多個(gè)USB接口，擴(kuò)展后的USB接口可以通過(guò)USB Hub繼續(xù)擴(kuò)展，每個(gè)USB接口可以連接一個(gè)USB設(shè)備。但是集線器不能擴(kuò)展更多的帶寬，只能擴(kuò)展更多的USB接口。所有連接的USB設(shè)備共享USB主機(jī)控制器的帶寬。當(dāng)多個(gè)USB設(shè)備需要更大的帶寬時(shí)，考慮將它們連接到不同USB主機(jī)控制器上的根集線器，以避免帶寬不足。

電氣特性：USB的電氣特性反映了端口驅(qū)動(dòng)電路、傳輸電平、編碼結(jié)構(gòu)、位同步處理和供電方式。USB使用差分信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)。如圖，GND是地線，D+和D-是一對(duì)差分線，SSTX+和SSTX-是一對(duì)差分線，SSRX+和SSRX-是一對(duì)差分線。USB2.0只有一對(duì)差分線，分別是D+和D-，所以USB2.0是半雙工的，不能同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。USB3.2有兩對(duì)差分線，分別是SSTX+和SSTX以及SSRX+和SSRX，所以USB3.2是全雙工的，可以同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。USB3.2和USB2.0使用不同的差分線路傳輸數(shù)據(jù)，互不干擾，可以同時(shí)工作。USB3.2線纜中預(yù)留了USB2.0的數(shù)據(jù)傳輸通道，實(shí)現(xiàn)了與USB2.0的兼容，VBUS線纜使USB主機(jī)能夠?yàn)樵O(shè)備供電，最大輸出20V/5A。當(dāng)USB的信號(hào)電平達(dá)到一定條件時(shí)，就可以發(fā)送信號(hào)。當(dāng)數(shù)據(jù)通過(guò)USB傳輸時(shí)，采用NRZI編碼方式。所有USB設(shè)備的默認(rèn)電壓都是低電壓。當(dāng)器件電壓需要由低變高時(shí)，可以通過(guò)軟件控制。USB的電氣特性也體現(xiàn)在供電方式上。設(shè)備進(jìn)入掛起狀態(tài)后，支持省電模式。USB支持兩種掛起模式:全掛起，所有USB設(shè)備進(jìn)入掛起狀態(tài)；選擇掛起，只有選定的設(shè)備將進(jìn)入掛起狀態(tài)。

USB總線有以下優(yōu)點(diǎn):

USB為所有USB外設(shè)提供單一且易于操作的標(biāo)準(zhǔn)連接類型，使用一個(gè)端口和一個(gè)中斷來(lái)降低硬件復(fù)雜性和端口占用?？紤]到計(jì)算機(jī)小型化的趨勢(shì)，USB設(shè)計(jì)了緊湊型USB接口。

支持熱插拔和即插即用用戶可以在不重啟電腦的情況下連接USB外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)通信功能。

靈活供電，可以使用USB線供電，也可以通過(guò)電池或其他設(shè)備供電，還可以組合供電，支持懸浮和喚醒的節(jié)能模式。這使得USB外接設(shè)備擺脫了電源，如u盤(pán)、硬盤(pán)等，可以直接通過(guò)USB接口獲得電源來(lái)工作。

寬傳輸速率范圍，適用于不同類型的外設(shè)。USB總線技術(shù)采用串行輸出傳輸方式，實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)吞吐量和更多的數(shù)據(jù)傳輸。

支持多種傳輸類型，不同的外設(shè)可以根據(jù)自己的需求選擇不同的傳輸方式。

具有良好的擴(kuò)展性，支持多種設(shè)備。通過(guò)USB Hub擴(kuò)展，最多可支持127臺(tái)設(shè)備，擴(kuò)展了USB主機(jī)的外部功能擴(kuò)展能力。

根據(jù)接口類型，USB硬件接口有:USB Typea、USB TypeB、Mini USB、Micro USB和USB Type C(Type-c)。USB A型和B型接口只是形狀不同，其中A型接口是個(gè)人電腦中應(yīng)用最廣泛的接口標(biāo)準(zhǔn)，移動(dòng)設(shè)備一般使用Mini USB接口和Micro USB接口。USB Type C接口更纖薄，傳輸速率更快，功率傳輸更強(qiáng)。同時(shí)，由于Type C接口可以雙面插拔，使用起來(lái)更加方便，有潛力取代Micro USB接口，統(tǒng)一手機(jī)和平板電腦的接口。USB線由四根線組成，分別標(biāo)有不同的顏色，其中接地線(GND)為黑色，電源線(VCC)為紅色，差分輸入線D+(數(shù)據(jù)+)為綠色，D-(數(shù)據(jù)-)為白色。

主要應(yīng)用設(shè)備類型：USB協(xié)議可以應(yīng)用于一些支持USB功能的設(shè)備。通常，操作系統(tǒng)提供設(shè)備類驅(qū)動(dòng)程序，開(kāi)發(fā)者可以直接使用。

存儲(chǔ)設(shè)備類別：u盤(pán)(優(yōu)盤(pán)):u盤(pán)，即優(yōu)盤(pán)，利用USB接口存儲(chǔ)和讀取數(shù)據(jù)，是一種大容量的移動(dòng)存儲(chǔ)產(chǎn)品，通過(guò)USB接口與電腦連接即可即插即用。u盤(pán)占用空間小，具有便攜、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)多、數(shù)據(jù)傳輸速度高等優(yōu)點(diǎn)。

音頻設(shè)備類別：USB音箱:USB音箱通過(guò)USB數(shù)據(jù)線直接從主板上的USB口輸入數(shù)字音頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)音箱內(nèi)置的D/A轉(zhuǎn)換電路處理后輸出。USB音箱主要由USB接口、USB數(shù)字處理電路、控制電路和多媒體有源音箱組成。使用USB音箱，數(shù)字信號(hào)在傳輸過(guò)程中不會(huì)受到干擾，所以USB音箱可以提高音質(zhì)，信號(hào)純度高，但是信號(hào)的轉(zhuǎn)換精度對(duì)音箱的性能影響很大。

HID設(shè)備類別：USB鍵盤(pán)和鼠標(biāo):傳統(tǒng)的電腦鍵盤(pán)和鼠標(biāo)在電腦開(kāi)機(jī)前必須插上電源。如果設(shè)備是在電腦開(kāi)機(jī)后安裝的，必須再次開(kāi)機(jī)才能讓鍵盤(pán)鼠標(biāo)正常運(yùn)行。使用USB鍵盤(pán)鼠標(biāo)可以解決這個(gè)問(wèn)題，并且不受接口已經(jīng)被其他設(shè)備占用的影響。

打印掃描設(shè)備類別：USB掃描儀:USB掃描儀可以加快數(shù)據(jù)傳輸速度，USB接口的掃描儀傳輸速率可以達(dá)到每秒12M。安裝時(shí)，USB掃描儀不需要打開(kāi)機(jī)箱，在速度和安裝簡(jiǎn)單性上滿足了用戶的需求。

照相機(jī)設(shè)備類別：USB攝像頭:帶有USB接口的攝像頭可以實(shí)現(xiàn)圖像的采集和拍攝，拍攝的圖像質(zhì)量高，連接方便，不需要專門(mén)的圖像采集卡。USB攝像頭有很多優(yōu)點(diǎn)，除了提高畫(huà)質(zhì)，還支持熱插拔，可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣取?/p>

集線器設(shè)備：USB hub: USB hub，即USB hub，可以用來(lái)擴(kuò)展電腦USB接口。電腦提供的很多USB接口往往是通過(guò)主板上的USB hub芯片開(kāi)發(fā)的。當(dāng)電腦的USB接口不能滿足用戶需求時(shí)，可以使用USB hub通過(guò)USB hub的接口為電腦接入更多的外部設(shè)備。