了解USB接口的类型与特点
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”
- 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
- 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
- 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
- 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
和全速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 | 有 | 没有 | 没有 |
强制保留充电功能 | 有 | 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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