【物联网通信技术】——USB

概述

谈到通信接口，尤其是有线通信接口，USB在我们生活中太常见了，USB通用串行总线 (Universal Serial Bus) 已经逐渐取代其他接口标准的数据通信方式(参考下图的电脑各种外设接口，鼠标、键盘、显示器、打印机、硬盘等等），这项技术非常成功，USB用一个4针（USB3.0标准为9针）插头作为标准插头，采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来，最多可以连接127个外部设备，并且不会损失带宽。USB 端口和电缆用于将打印机、扫描仪、键盘、鼠标、闪存驱动器、外部硬盘驱动器、游戏杆、相机、显示器等硬件连接到各种计算机，包括台式机、平板电脑、笔记本电脑、上网本等设备上。因此可以说USB 是指用于将多种外部设备连接到计算机的电缆和连接器类型。

历史

USB是由康柏，DEC，IBM，Intel，Microsoft，NEC和Nortel合作开发的，USB 标准由 USB 实施者论坛 （USB Implementers Forum USB-IF） 进行维护。

在USB发明之前，设备都是通过串行或并行端口连接到计算机，USB除了通信之外还可以做充电使用，我们所接触的手机或PAD都是用USB口进行充电，是USB改变了计算机连接和手持设备的历史。

• 1996年 初始版本，数据传输速度1.56Mbits/s,功率传输速率 100mA ,插头类型为TYPE-A和TYPE-B
• 1998年 USB1.1版本，数据传输速度12Mbits/s,功率传输速率 100mA
• 2000年 USB2.0版本，数据传输速度480Mbits/s,功率传输速率 500mA ，插头类型 Mini-A,Mini-B,Mini-AB
• 2007年 USB Micro USB On-The-Go，数据传输速度480Mbits/s,功率传输速率 500mA ，插头类型 Micro-A,Micro-B,Micro-AB
• 2008年 USB3.0版本，数据传输速度5Gbits/s,功率传输速率 900mA ，插头类型 SS系列的TypeA、B及SS Micro的A、B、AB系列
• 2013年 USB3.1版本，数据传输速度10Gbits/s,功率传输速率 1.5A.
• 2014年 USB C ，数据传输速度10Gbits/s,功率传输速率 3A. 插头类型为Type-C
• 2017年 USB3.2版本，数据传输速度20Gbits/s,功率传输速率 5A
• 2019年 USB4.0 版本，数据传输速度40Gbits/s,功率传输速率 5A

USB版本

• USB 1.1：USB 1.1设备的最大传输速率可以达到 12 Mbps，称为全速（Full-Speed) USB
• USB 2.0：符合USB 2.0标准的设备可以达到 480 Mbps 的最大传输速率，称为高速(High-Speed) USB
• USB 3.2 Gen 1：以前称为USB 3.0，兼容硬件可以达到 5 Gbps (5,120 Mbps) 的最大传输速率，称为超速（Super-Speed）USB
• USB 3.2 Gen 2：以前称为 USB 3.1，兼容设备能够以 10 Gbps (10,240 Mbps) 的速度传输数据，称为Superspeed+
• USB 3.2 Gen 2×2：也称为 USB 3.2，兼容设备能够以 20 Gbps (20,480 Mbps) 的速度传输数据，称为Superspeed+ USB 双通道
• USB4：基于Thunderbolt（雷电） 3 规范，USB4支持 40 Gbps (40,960 Mbps)

USB连接器

• USB C型：通常简称为USB-C，这些插头和插座是矩形的，有四个圆角。只有 USB 3.1 C 型插头和插座（以及电缆），但提供与 USB 3.0 和 2.0 连接器向后兼容的适配器。这款最新的USB连接器终于解决了哪一侧上升的问题。其对称设计允许它以任何一种方式插入插座中，因此您永远不必再试一次（这是早期USB插头最大的烦恼之一）。这些正在智能手机和其他设备上被广泛采用。
• USB A型：正式名称为USB Standard-A，这些插头和插座是矩形的，是最常见的USB连接器。USB 1.1 A 型、USB 2.0 A 型和 USB 3.0 A 型插头和插座在物理上兼容。
• USB B型：正式名称为USB Standard-B，这些插头和插座呈方形，顶部有一个额外的缺口，在USB 3.0 B型连接器上最为明显。USB 1.1 B 型和 USB 2.0 B 型插头在物理上与 USB 3.0 B 型插座兼容，但 USB 3.0 B 型插头与 USB 2.0 B 型或 USB 1.1 B 型插座不兼容。
• USB 3.0 标准中还指定了 USB 供电 B 连接器。该插座在物理上与 USB 1.1 和 USB 2.0 标准 B 插头兼容，当然，还与 USB 3.0 标准 B 和有源 B 插头兼容。
• USB Micro-A：USB 3.0 Micro-A 插头看起来像两个不同的矩形插头融合在一起，一个比另一个稍长。USB 3.0 微型 A 插头仅与 USB 3.0 微型 AB 插座兼容。
• USB 2.0 Micro-A插头非常小且呈矩形，在许多方面类似于缩小的USB A型插头。USB 微型 A 插头在物理上与 USB 2.0 和 USB 3.0 微型 AB 插座兼容。
• USB Micro-B：USB 3.0 Micro-B 插头看起来几乎与 USB 3.0 Micro-A 插头相同，因为它们显示为两个单独的但已连接的插头。USB 3.0 微型 B 插头与 USB 3.0 微型 B 插座和 USB 3.0 微型 AB 插座兼容。
• USB 2.0 Micro-B插头非常小且呈矩形，但其中一个长边上的两个角是斜面的。USB Micro-B 插头在物理上与 USB 2.0 Micro-B 和 Micro-AB 插座以及 USB 3.0 Micro-B 和 Micro-AB 插座兼容。
• USB Mini-A：USB 2.0 Mini-A 插头是矩形的，但一侧更圆润。USB 迷你 A 插头仅与 USB 迷你 AB 插座兼容。没有 USB 3.0 迷你 A 连接器。
• USB Mini-B：USB 2.0 Mini-B插头是矩形的，两侧都有一个小凹痕，正面看时几乎看起来像一块伸出的面包。USB Mini-B 插头在物理上与 USB 2.0 Mini-B 和 Mini-AB 插座兼容。没有 USB 3.0 Mini-B 连接器。