概述USB技术及其优缺点

Intel 创始人之一的戈登·摩尔曾经说过：集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍，当价格不变时；或者说，每一美元所能买 到的电脑性能，将每隔18个月翻两倍以上。摩尔定律揭示了信息技术进步的速度。用电脑超过10年的老鸟们，对此肯定感受颇丰。

● 天哪，USB 2.0简直太快了……

USB 2.0：2000年4月释出。

    增加更高的数据传输速率480Mbit/s(称之为Hi-Speed，高速)。当然2000年4月的USB 2.0也并不是一个成熟的方案，直到2007年9月，USB-IF一直在更新着工程变更通知（Engineering Change Notices|ECN）进一步改进的USB规范。下面列出几个常用的，具有实际意义的ECN。

Mini-B Connector ECN：2000年10月释出。（规范了Mini-B的插头及插座标准）#p#分页标题#e#

Interface Associations ECN：2003年5月释出。（添加新的描述符以便将多重接口关联在在单一设备功能中。）

Rounded Chamfer ECN：2003年10月释出。（一项针对Mini-B接口坚固性的建议性、兼容性改进。）

Unicode ECN：2005年2月释出。（指定了字串可以使用UTF-16LE编码。）

On-The-Go Supplement 1.3：2006年12月释出。USB直连（USB On-The-Go）允许两个USb设备不经独立USB主机端直接相互通讯。实际使用中，是其中一个USB设备作为其它设备的主机端。

Battery Charging Specification 1.0：2007年3月释出。添加了对充电器（有USB接口的电源适配器）的支持，当供电端（作为充电器的USB主端口）和电池连接时，它允许瞬间通过 100 mA的电流。如果一个USB设备连接到专用充电器或主端口时，最大瞬间电流可达1.5A。（该文档并未包含在USB 2.0规范中。）

Micro-USB Cables and Connectors Specification 1.01：2007年4月释出。

Link Power Management Addendum ECN：2007年7月释出。在启用与待机间增加了新的电源模式。当设备处于这个模式时不向其发送指令以减少电源消耗。所以，在启用及睡眠模式间切换要比在启用及待机模式间切换来的快得多。

    在我们使用USB的过程中，这些ECN在不知不觉为我们带来了便捷，但从USB 1.1到USB 2.0的转变中，给用户带来最直观的体验就是速度太快了，12Mbps到480Mbps的直观体验，简直可以用太爽了来形容。

#p#分页标题#e#● 最难以想象，但它们真的是USB

    USB设备是常见的PC外设，相信不论枚举什么样的产品，大家都会表现出出“不屑”，心想这有什么了不起的，但下面的几种产品也许真的让您意想不到。

■ Xbox 手柄

    微软第一代家用游戏机Xbox，其手柄接口可是标准的USB 1.1，虽然形状不同，但它的内部信号传输协议可是标准的USB哦！同样，微软次时代家用游戏机Xbox360（有线手柄）也采用USB接口，当然这时的接口则更为标准化。

■ Mac G3 鼠标

    虽然苹果是IEEE的支持者，但苹果却是最早USB鼠标的发明者，98年出现的G3鼠标，在国内甚至比很多U盘出现的时间更早。

■ IBM UltraPort

    IBM UltraPort使用的是标准的USB信号格式，其供电能力更强，使用的也是专用接口。目前二手市场，A31P这样的老款IBM电脑仍可以看到类似的接 口。IBM为其提供了UltraPort Camera II、蓝牙UltraPort模块、UltraPort存储卡卡片阅读机、UltraPort IDRA以及UltraPort Array麦克风系列设备。#p#分页标题#e#

    上面并没有用很长的篇幅去介绍USB 1.1或者USB 2.0，因为在USB 3.0到来之际，它们将会在未来几年内别人遗忘，下面一起来回顾USB 3.0的发展史吧！

● 2007年IDF，USB 3.0概念首次提出

    虽然我们还没有见过USB 3.0实物，但USB 3.0从提出到发布首款芯片整整历时1年半：

    2007年9月18日，PatGe lsinger在英特尔信息技术峰会上（IDF）演示了USB 3.0技术，又称为SuperSpeed USB。USB 3.0标准由Intel和HP、NEC、NXP、微软以及德州仪器共同开发，USB 3.0的目标是提供当前十倍的带宽，利用新增的两对高速线路开启的“Superspeed”模式，可以达到约4.8Gbit/s（600MB/s），并且 可能使用光纤连接。

       USB之所以能得到广泛支持和快速普及，是因为它具备下列的很多优点: #p#分页标题#e#
1.使用方便 
使用USB接口可以连接多个不同的设备，支持热插拔，在软件方面，为USB设计的驱动程序和应用软件可以自动启动，无需用户干预。 USB设备也不涉 及IRQ冲突等问题，它单独使用自己的保留中断，不会同其它设备争用PC机有限的资源，为用户省去了硬件配置的烦恼。USB设备能真正做到“即插即 用”。 
2.速度加快 
快速性能是USB技术的突出特点之一。USB接口的最高传输率目前可达12Mb／s，比串口快了整整100倍，比并口也快了十多倍。今后USB的速度还将会提高到100Mb／s以上。  
3.连接灵活 
USB接口支持多个不同设备的串列连接，一个USB口理论上可以连接127个USB设备。连接的方式也十分灵活，既可以使用串行连接，也可以使用中枢 转接头 (Hub)，把多个设备连接在一起，再同PC机的USB口相接。在USB方式下，所有的外设都在机箱外连接，不必打开机箱；允许外设热插拔，而不 必关闭主机电源。USB采用“级联”方式，即每个 USB设备用一个USB插头连接到一个外设的USB插座上，而其本身又提供一个USB插座供下一 个 USB外设连接用。通过这种类似菊花链式的连接，一个USB控制器可以连接多达127个外设，而每个外设间距离(线缆长度)可达5米。USB还能智能 识别USB链上外围设备的接入或拆卸。 
 4.独立供电 
普通使用串口、并口的设备都需要单独的供电系统，而USB设备则不需要，因为USB接口提供了内置电源。USB电源能向低压设备提供5V的电源，因此新的设备就不需要专门的交流电源了,从而降低了这些设备的成本并提高了性价比。 
5.支持多媒体 
 USB提供了对电话的两路数据支持，USB可支持异步以及等时数据传输,使电话可与PC集成,共享语音邮件及其它特性。USB还具有高保真音频。由于USB音频信息生成于计算机外，因而减少了电子噪音干扰声音质量的机会,从而使音频系统具有更高的保真度。 

       USB技术虽然有上述这些优点，但是USB也存在一些问题 ，例如：尽管在理论上，USB可以实现高达127个设备的串列连接，但是在实际应用中，也许串 联3到4个设备就可能导致一些设备失效。而且大多数USB产品，只有一个输入口，根本无法再连接下一个USB设备。另外，尽管USB本身可以提供 500mA的电流，但一旦碰到高电耗的设备，就会导致供电不足。解决这些问题的办法是使用USBHub，但Hub的价格目前还太贵了点。#p#分页标题#e#

● USB 3.0实际传输速度200MB/s

    在NEC发布USB 3.0控制芯片的第三天，USB-IF于日本东京召开SuperSpeed USB Developers Conference（USB 3.0开发者协商会），会中利用NEC之前发布的USB 3.0控制器μPD720200在Windows7的环境下，实测传输速度达到了200MB/s。

USB设备在PC的普及率达到100％，截止06年USB设备销量超过60亿

理论速度，USB 3.0拷贝一部25GB电影仅需70秒

在Win7环境下，USB 3.0的传输速度达到200MB/s，但未来会更快

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在业界支持里，我们并没有看到苹果的身影

    IEEE组织也批准了新规范IEEE1394-2008，不过新版FireWire的传输速度只有3.2Gb/s，相当于USB 3.0的60％多一点。有传闻称苹果等业界厂商普遍对该技术失去了兴趣，不过我们在USB 3.0业界支持列表里并没有发现苹果。

USB 3.0的三种接口，
标准A型(Standard-A)、标准B型(Standard-B)、迷你B型(Micro-B)
但USB 3.0 B接口不能够兼容USB 2.0接口

● USB 3.0新亮点

    USB3.0将采用一种新的物理层，其中，用两个信道把数据传输(transmission)和确认(acknowledgement)过程分离，因而能 够达到更高的速度。为了取代目前USB所采用的轮流检测(polling)和广播(broadcast)机制，新的规格将采用一种封包路由 (packet-routing)技术，并且仅容许终端设备有数据要发送时才进行传输。新的链接标准还将让每一个组件支持多种数据流，并且每一个数据流都 能够维持独立的优先级(separate priority levels)，该功能可在视讯传输过程中用来终止造成抖动的干扰。数据流的传输机制也使固有的指令队列(native command queuing)成为可能，因而能使硬盘的数据传输优化。#p#分页标题#e#

    即将发布的Windows 7会全面增强对USB特别是USB 3.0的支持，无论是核心驱动层还是用户管理层都会更强大、更易用，而且USB 3.0的电源管理技术、可靠性技术等也都会得到应用。一方面增强了对外围设备的供电能力，另一方面又降低了负载和待机功耗。

    USB 3.0协议的扩展性也非常强，今后可以随时根据形势需要来升级。

● 无线USB标准更仍人期待

    2008年8月，支持无线USB技术的uPD720171无线USB PCI控制器已经完成，新款芯片在3米范围内传输速度可达480Mbps，在短距离范围上速度可与有线USB 2.0相媲美。幻想，当USB3.0技术成熟之后，我们的无线生活将会是一片多么美好的景象。

USB 3.0的技术规范于2008年11月12日发行，其商业产品预计于2009年或2010发行。USB 3.0新增了5个触点，两条为数据输出，两条数据输入，采用发送列表区段来进行数据发包，新的触点将会并排在目前4个触点的后方。USB 3.0暂定的供电标准为900mA，将支持光纤传输。USB 3.0的设计兼容USB 2.0与USB 1.1版本，并且使用了更有效的协议来节约能源。Intel的xHCI已经可以支持USB 3.0的接口，向下兼容USB 2.0的接口。#p#分页标题#e#

    2008年 8月14日，Intel宣布推出“扩展主控制器界面”(Extensible Host Controller Interface，xHCI)草案规范，版本0.9，支持正在制定中的USB 3.0(SuperSpeed USB)标准架构。

    xHCI规范主要描述了系统软件与硬件之间接口所用的寄存器和数据结构，面向硬件设计厂商、系统集成商、设备驱动开发商，意在为USB 3.0主控制器提供一种标准化方法，实现和USB 3.0软件堆栈的通信，并向下兼容USB 2.0(不支持USB 1.1)。

    Intel表示，对于USB 3.0产品的普及来说，不同厂商的设备之间的协作性非常重要，而Intel xHCI 0.9草案规范支持各种USB设备的兼容，也方便软件开发。AMD、微软和NEC电子等业界企业均对此表示热烈欢迎，并对USB 3.0充满期待。

    Intel xHCI 0.9草案规范根据RAND-Z许可条款提供给USB 3.0推广组织和所有签署过捐助协议的参与企业，不收授权费。之前曾有传言称Intel打算在USB 3.0标准上留一手，导致AMD、NVIDIA、VIA准备另起炉灶，单独制定标准，但现在看来似乎并非如此。

Intel xHCI 0.9草案规范，点击进入。

● 一周之后公布的线缆实物图#p#分页标题#e#

● 2008年11月12日，USBIF公布USB 3.0规范

USB 3.0规范，点击下载#p#分页标题#e#

    面对高清的内容，USB 2.0的传输速度早已经无法满足应用需要，USB 3.0也就应运而生，从规范来看，它的最大传输带宽高达5.0Gb/s，也就是625MB/s，同时在使用A型的接口时可以向下兼容USB 2.0。和2007年IDF公布的信息稍微有点区别。

    USB 2.0基于半双工二线制总线，只能提供单向数据流传输，而USB 3.0采用了对偶单纯形四线制差分信号线，故而支持双向并发数据流传输，这也是新规范速度猛增的关键原因。

USB 3.0标示示意图，尺寸大小都有明确的规定

Standard-A型接口尺寸规范图，此接口可以对应USB 2.0接口

Standard-A型公口、母口实物效果图

Standard-B型接口规范图#p#分页标题#e#

Micro接口规范图

线缆截面规范图，预留了光纤接口

● NEC公布USB 3.0控制芯片

    2009年5月18日，NEC宣布首款支持5Gbps超高速USB3.0标准的控制芯片产品μPD720200已经开发完成，将于6月初开始样品出货，样品价格为1500日元（折合人民币约为108元），月产能为10万片。

PCI-E接口USB 3.0扩充卡

    μPD720200符合USB3.0规范Revision 1.0版本，支持USB3.0 Super-Speed(5Gbps)和High-Speed(480Mbps)以及Full-Speed(12Mbps)，并向下兼容 USB2.0/1.1标准。该芯片支持PCI Express2.0总线，工作电压3.3V或1.05V，176pinFBGA封装，封装面积10×10mm。#p#分页标题#e#

ExpressCard3/4型USB 3.0卡

USB 3.0B版接口

USB 3.0 A版接口

    根据NEC介绍，当主设备、从设备、数据线同为USB3.0标准时才能实现5Gbps的高速传输，三者其一为USB2.0标准即降级为480Mbps，当从设备为USB 2.0时，使用USB 3.0数据线，则不能发生通讯。详情参阅NEC半导体官网

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谁敢拒绝使用USB设备？

    同样，老鸟们在体验电脑越来越快、价格越来越低、容量越来越大的时候也会发现，其实外设产品也是越来越多，种类也越来越丰富，当然这一切需要归功于外置的标准接口——USB。

包括显示器在内，PC上所有外设都可以使用USB接口

    USB，全称为Universal Serial Bus，中文为通用串行总线，是连接外部设备的一个串口总线标准，是由Intel和微软在1996倡导发起，其最大的特点是支持热插拔和即插即用。当设备 插入时，主机枚举此设备并加载所需的驱动程序，因此使用起来远比内部接口PCI、ISA总线方便。

    从目前的技术来看，USB可以连接任何PC外部设备，包括鼠标、键盘、游戏手柄、游戏杆、扫描仪、数码相机、打印机、硬盘和网络部件，数码产品采用USB 接口已经成为标准，甚至包括全高清数字视频设备，也有已知厂商正在研发中，当然这样的技术是基于最新的USB 3.0标准。

● USB接口标准

● 被遗忘的USB标准

    早在1995年，就已经有PC机带有USB接口了，但由于缺乏软件及硬件设备的支持，这些PC机的USB接口都闲置未用。直到1998年后，随着微软在 Windows 98中内置了对USB接口的支持模块，加上USB设备的日渐增多，USB接口才逐步走进了实用阶段。

USB0.7：1994年11月释出。
USB0.8：1994年12月释出。
USB0.9：1995年4月释出。
USB0.99：1995年8月释出。
USB1.0RC：1995年11月释出。

    94年到95年期间，很多PC电脑的主板已经开始标配USB接口，但很多用户对它毫无印象，当时也没有任何USB外设，USB接口在当时连摆设都算不上，在当时外部接口并不被人看好，而白色长长的ISA插槽是扩充设备的天堂。

● U盘成就了USB，还是USB成就了U盘？

USB1.0：

USB1.0：1996年1月释出。指定的数据传输速率为1.5Mbit/s(Low-Speed)与12Mbit/s(Full-Speed)。无预测及通过检测功能，只有极少数的此类设备出现在市场上。#p#分页标题#e#

USB1.1：1998年9月释出。修正1.0版已发现的问题，大部分是关于USB Hubs，最早被采用的修订版。自此USB一发不可收拾。

    又过了三年，直到98年9年，有两个原因促成了USB标准的成功。一、Win98系统正式开始支持USB模块，二，USB 1.1标准的确立，修复了之前发现的所有问题，成为一个完美的方案。

    USB1.1规格确立后，在1998年～2000年期间，全世界有很多公司声称自己是第一个发明了USB闪存盘的公司。还有一些不同的公司声称是他们第一 个设想了、详细解释了、或制造了、或申请了专利；甚至有的公司声称是自己第一个在市场上销售闪存盘。Trek是目前已知第一个在市场上销售这种以闪存为介 质的USB数据存储器的公司。但是他们所申请的专利并没有详细说明这种全新意义的USB闪存储存器，而只是普遍意义上的数据存储设备。

艾蒙 diskonkey

    以色列的M-Systems（艾蒙）公司，1998年起就开始着手研发这种设备。他们于1999年的10月份注册了diskonkey.com的域名，并明确地指出这种全新意义的USB闪存设备正在被研发。或许您不知道艾蒙，但说到SanDisk相信无人不知吧！

    在USB 1.1时代，USB接口分分低速和全速，低速：传输速率10Kbps～100Kbps（最大1.5Mbps），全速：传输速率 500Kbps～10Mbps（最大12Mbps），这样的速度可以满足32MB 闪存盘、可以满足鼠标、键盘的数据传输，但随着日益变大的数据和存储设备，越来越多的人开始抱怨，速度敢再快点吗？