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了解USB接口的类型与特点

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M.Talen
发布2024-05-22 15:42:49
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发布2024-05-22 15:42:49
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文章被收录于专栏:爱吃猫的鱼BLOG爱吃猫的鱼BLOG

1 前言

在当今数字时代,无论是连接电脑、手机、平板还是其他各种外设,USB接口都发挥着重要作用,但USB接口类型和外观多样,导致出现很多错误叫法,像什么“华为口”、“安卓口”等,实际上每一款USB接口及其变体都有名称,每种类型也都具有其独特的特点和用途。

注意

本文部分内容和数据参考 USB-IF,如需更深入详细的研究,建议前往其官网查看

2 关于USB接口

2.1 USB接口的定义

USB(Universal Serial Bus)中文名称为通用串行总线,是一种快速同步传输的双向串行接口标准,用于规范电脑、移动设备等与外部设备的连接和通讯,由英特尔、微软等几家公司联合成立USB-IF组织并研发和制定了USB传输协议。USB在手机、电脑、鼠标、键盘、摄影器材、电视机、游戏机、充电器、磁盘等设备中得到广泛应用,并支持各种操作系统(windows、MAC、Linux 等)。截止2023年,USB标准版本已历经4代大版本发展,凭借使用便捷、速度快、可扩展性强的特性,USB已经成为消费者的设备连接首选

2.2 USB接口的特点

通用兼容性:USB 接口被广泛应用于各种设备,如电脑、手机、平板、外部存储设备、打印机等,具有很好的通用性。

热插拔功能:你可以在不关闭设备电源的情况下插拔 USB 设备,非常方便。

传输速度:USB 接口的传输速度不断提升,从早期的 USB 1.0 到现在的 USB 3.0、USB 4.0 等,满足了不同设备对数据传输速度的需求。

可扩展性:一个 USB 接口可以通过集线器连接多个 USB 设备,扩展了设备的连接能力。

供电功能:USB 接口可以为一些设备提供电力,方便了设备的使用,减少对额外电源的需求。

成本相对较低:USB 接口的制造成本相对较低,使得它在各种设备中得到广泛采用。

数据传输稳定:USB 接口采用差分信号传输,能够有效地减少干扰,保证数据传输的稳定性。

3 USB接口的分类

3.1 大分类

根据USB-IF组织提出的串口总线标准,USB连接器分为A、B两种,A用于主机、B用于设备,Standard是标准接口,Mini是小型接口,Micro是微型接口,但Type-C只有一种外形的接口,并且未来USB接口将会逐步统一到Type-C接口上

3.2 按外观

USB根据外观和大小,大致可以分为三种,分别为Type、Mini和Micro

3.3 按版本

随着科技发展和技术进步,USB接口也随着时代进行版本更替,由最初的USB 1.0到现在的USB4,传输速度完成了从1.5Mbps到40Gbps的飞跃

USB接口的版本由于一些原因经历过多次修改名称,导致现在各版本区分混乱,网络上也出现了少数商家通过版本漏洞来销售商品,比如一款U盘,介绍为USB 3.2,实际版本为USB 3.2 Gen1,也就是曾经的USB 3.0,速度相差了至少5Gbps

4 深入了解不同USB接口

4.1 Type-A

Type-A接口绝对是USB中最经典的一款接口,实际上除了标准版本还有Mini、Micro等版本,不过已经成为被时代淘汰的产品了,现在也很难看到他们的影子

标准Type-A

一般标准的Type-A接口可以通过颜色分辨版本,USB 2.0为白色,USB 3.0为蓝色,但还是通过金属触点数量区分USB 3.0和USB 2.0更靠谱

  • USB 2.0 4金属触点
  • USB 3.0 9金属触点

Type-A也有一些局限性,与较新的接口类型相比,它的传输速度较慢并且尺寸较大,但它普及广泛这是不可否认的,大多数电脑和设备都支持Type-A接口,所以在连接设备时非常方便

4.2 Type-B

标准Type-B

Type-B接口常用于大型设备,如打印机、扫描仪等,它在USB 2.0和USB 3.0两个版本的外观出现了变化,在USB 2.0的基础上,USB 3.0在上方凸起了一块,并新增了五个触点

  • USB 2.0 4金属触点
  • USB 3.0 9金属触点(可兼容2.0)

Mini Type-B

Mini-B接口常用于老式功能机,如老式MP3和早期非智能手机等,它也是被淘汰的产品,没有出现USB 3.0版本,USB 2.0的它和Type-B一样,仅有四个触点

Micro Type-B

Micro-B 2.0接口常用于老式安卓手机,因此以前总是被叫做“安卓口”,它有五个金属触点,USB 3.0版本的接口虽然和2.0版本同为Micro-B,但外观形状发生了变化,也没有被广泛用在手机上,而是在移动硬盘等设备上使用的更多,金属触点由五个增加到了十个

  • USB 2.0
  • USB 3.0

4.3 Type-C

因为Type-A/Type-B的接口太落后,而人们想要一款体积小巧、支持正反插、充电和数据传输都更快、功能更加强大的接口,所以Type-C出现了,曾经也被人们叫做“华为口”

  1. 更小巧

它的体积仅为8.3mm×2.5mm,要远远小于Type-A和Type-B的产品

  1. 更方便

支持正反插,可以承受一万次以上的反复拔插,能力远好于Micro-B,能够实现一根线解决所有问题

  1. 更强大

有更好的物理承载能力和协议兼容性,24个金属触点,兼容USB2.0、USB3.0、USB4、雷电3/4协议,也是唯一支持USB4协议的接口

  1. 其他

最高40Gbps带宽,最高100W供电,笔记本拥有外接8K显示器的能力

5 拓展阅读

5.1 USB4协议

USB4协议下的接口有半速USB4 20Gpbs全速USB4 40Gbps两种,需要注意的是,自USB4后对协议的命名方式发生了改变,USB4前的命名方式为USB +x.x(版本号) +GenY(第几代,Y为代数) +×2(部分版本速度翻倍则乘二),USB4后的命名方式为USB4 +速度(Gbps),直接以速度来标明具体版本,避免了名称混乱,在USB和4之间的空格也取消了

USB4(40Gbps)协议特点

1、更快的双通道传输速度,最高可以拥有40Gbps带宽,还可以外接显卡

2、更强的供电能力

3、更方便的兼容性

5.2 雷电接口

雷电协议的知名度,相对USB协议并没有那么高,它由英特尔与苹果公司联合推出,所以苹果电脑用户相信对雷电协议并不陌生,通常苹果电脑上的Type-C接口,采用的便是雷电协议

2015年雷电3推出,带来了很多超前的特性,譬如高达40Gbps的传输宽带,而同时期的最新USB标准为USB 3.1,传输带宽为10Gbps,但是雷电协议需要独立芯片及英特尔认证,导致使用雷电接口的笔记本价格比较昂贵

值得一提的是,雷电3接口使用了Type-C,发布于2019年的USB4标准是基于雷电3的底层技术所打造的,因此二者也拥有完全相同的传输带宽,并且在兼容性方面几乎完全一致

功能

雷电4

雷电3

USB4

带宽

40Gbps

20/40Gbps

20/40Gbps

带宽动态分配

支持

不支持

支持

外接显卡

支持

支持

支持

强制开启DMA保护

没有

没有

强制保留充电功能

没有

没有

支持DP视频协议

DP 1.4

DP 1.2

可选DP 1.4

支持PD快充协议

PD 3.0

PD 3.0

PD 3.0

反向供电最小功率

15W

15W

7.5W

相互兼容性

兼容

兼容

兼容

2023年最新推出的雷电5的带宽达到了80Gbps,它基于行业标准(包括 USB4 V2)构建,将与之前版本的 Thunderbolt 和 USB 广泛兼容

6 写在最后

USB是一种非常重要的接口标准,它为生活带来了很多便利,但是各种各样的版本和名称让人感到复杂,本文就针对这一点问题进行了比较全面的讲解,又以形状和版本为核心分别介绍每一种USB接口。现在已经有很多传统接口被淘汰,未来更是Type-C逐渐代替大部分接口的趋势,希望一线万用的时代快点到来。

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  • 1 前言
  • 2 关于USB接口
    • 2.1 USB接口的定义
      • 2.2 USB接口的特点
      • 3 USB接口的分类
        • 3.1 大分类
          • 3.2 按外观
            • 3.3 按版本
            • 4 深入了解不同USB接口
              • 4.1 Type-A
                • 4.2 Type-B
                  • 4.3 Type-C
                  • 5 拓展阅读
                    • 5.1 USB4协议
                      • 5.2 雷电接口
                      • 6 写在最后
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