USB接口规范含USB30和OTG解读.docx

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USB接口规范含USB30和OTG解读

USB

USB,是英文UniversalSerialBUS（通用串行总线）的缩写，而其中文简称为“通串线，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。

是应用在PC领域的接口技术。

USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。

USB是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的。

简述

　　不过直到近期，它才得到广泛地应用。

从1994年11月11日发表了USBV0.7版本以后，USB版本经历了多年的发展，到现在已经发展为3.0版本，成为目前电脑中的标准扩展接口。

目前主板中主要是采用USB1.1和USB2.0，各USB版本间能很好的兼容。

USB用一个4针（USB3.0标准为8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需要主机硬件、操作系统和外设三个方面的支持才能工作。

目前的主板一般都采用支持USB功能的控制芯片组，主板上也安装有USB接口插座，而且除了背板的插座之外，主板上还预留有USB插针，可以通过连线接到机箱前面作为前置USB接口以方便使用（注意，在接线时要仔细阅读主板说明书并按图连接，千万不可接错而使设备损坏）。

而且USB接口还可以通过专门的USB连机线实现双机互连，并可以通过Hub扩展出更多的接口。

USB具有传输速度快（USB1.1是12Mbps，USB2.0是480Mbps,USB3.0是5Gbps），使用方便，支持热插拔，连接灵活，独立供电等优点，可以连接鼠标、键盘、打印机、扫描仪、摄像头、闪存盘、MP3机、手机、数码相机、移动硬盘、外置光软驱、USB网卡、ADSLModem、CableModem等，几乎所有的外部设备。

　　USB接口可用于连接多达127个外设，如鼠标、调制解调器和键盘等。

USB自从1996年推出后，已成功替代串口和并口，并成为当今个人电脑和大量智能设备的必配的接口之一。

　　USB各版本区别版本最大传输速率速率称号最大输出电流协议推出时间USB1.01.5Mbps（192KB/s）低速（Low-Speed）500mA1996年1月USB1.112Mbps（1.5MB/s）全速（Full-Speed）500mA1998年9月USB2.0480Mbps（60MB/s）高速（High-Speed）500mA2000年4月USB3.05Gbps（640MB/s）超速（Super-Speed）900mA2008年11月

USB的应用

　　随着计算机硬件飞速发展，外围设备日益增多，键盘、鼠标、调制解调器、打印机、扫描仪早已为人所共知，数码相机、MP3随身听接踵而至，这么多的设备，如何接入个人计算机？

USB就是基于这个目的产生的。

USB是一个使计算机周边设备连接标准化、单一化的接口，其规格是由Intel（英特尔）、NEC、Compaq、DEC、IBM（商业机器公司）、Microsoft（微软）、NorthernTelecom联系制定的。

　　USB1.1标准接口传输速率为12Mbps，但是一个USB设备最多只可以得到6Mbps的传输频宽。

因此若要外接光驱,至多能接六倍速光驱，无法再高。

而若要即时播放MPEG-1的VCD影片,至少要1.5Mbps的传输频宽,这点USB办得到,但是要完成数据量大四倍的MPEG-2的DVD影片播放，USB可能就很吃力了，若再加上AC-3音频数据，USB设备就很难实现即时播放了。

　　一个USB接口理论上可以支持127个装置，但是目前还无法达到这个数字。

其实，对于一台计算机，所接的周边外设很少有超过10个的，因此这个数字是足够我们使用的。

　　USB还有一个显著优点就是支持热插拔，也就是说在开机的情况下，你也可以安全地连接或断开USB设备，达到真正的即插即用。

　　不过，并非所有的Windows系统都支持USB。

目前，Windows系统中有许多不同的版本，在这些版本中，只有Windows98以上版本的系统对USB的支持较好，而其他的Windows版本并不能完整支持USB。

例如Windows95的零售版是不支持USB的，只有后来与PC捆绑销售的Windows95版本才支持USB。

　　目前USB设备虽已被广泛应用，比较普遍的是USB2.0接口，它的传输速度为480Mbps每秒。

　　用户的需求，是促进科技发展的动力，厂商也同样认识到了这个瓶颈。

这时，COMPAQ、HewlettPackard、Intel、Lucent、Microsoft、NEC和PHILIPS这7家厂商联合制定了USB2.0接口标准。

USB2.0将设备之间的数据传输速度增加到了480Mbps，比USB1.1标准快40倍左右，速度的提高对于用户的最大好处就是意味着用户可以使用到更高效的外部设备，而且具有多种速度的周边设备都可以被连接到USB2.0的线路上，而且无需担心数据传输时发生瓶颈效应。

　　所以，如果你用USB2.0的扫描仪，就完全不同了，扫一张4M的图片只需0.1秒钟左右的时间，一眨眼就过去了，效率大大提高。

　　而且，USB2.0可以使用原来USB定义中同样规格的电缆，接头的规格也完全相同，在高速的前提下一样保持了USB1.1的优秀特色，并且，USB2.0的设备不会和USB1.X设备在共同使用的时候发生任何冲突。

　　USB2.0兼容USB1.1，也就是说USB1.1设备可以和USB2.0设备通用，但是这时USB2.0设备只能工作在全速状态下（12Mbit/s）。

USB2.0有高速、全速和低速三种工作速度，高速是480Mbit/s，全速是12Mbit/s，低速是1.5Mbit/s。

其中全速和低速是为兼容USB1.1和USB1.0而设计的，因此选购USB产品时不能只听商家宣传USB2.0,还要搞清楚是高速、全速还是低速设备。

USB总线是一种单向总线，主控制器在PC机上，USB设备不能主动与PC机通信。

为解决USB设备互通信问题，有关厂商又开发了USBOTG标准，允许嵌入式系统通过USB接口互相通信，从而甩掉了PC机。

　　新USB2.0规范重新命名了USB标准将原先的USB1.1改成了USB2.0FullSpeed（全速版），同时将原有的USB2.0改成了USB2.0High-Speed（高速版），并同时公布了新的标识。

不言而喻，高速版的USB2.0速度当然超过全速版的USB2.0。

USBvsIEEE1394

一、USB与IEEE1394的相同点主要有哪些？

　　两者都是一种通用外接设备接口。

　　两者都可以快速传输大量数据。

　　两者都能连接多个不同设备。

　　两者都支持热插拨。

　　两者都可以不用外部电源。

二、USB与IEEE1394的不同点有哪些？

　　两者的传输速率不同。

USB的传输速率与IEEE1394的速率比起来真是小巫见大巫了。

USB的传输速率现在只有480Mbps，只能连接键盘、鼠标与麦克风等低速设备，而IEEE1394可以使用3.2Gbps，可以用来连接数码相机、扫描仪和信息家电等需要高速率的设备。

　　两者的结构不同。

USB在连接时必须至少有一台电脑，并且必须需要HUB来实现互连，整个网络中最多可连接127台设备。

IEEE1394并不需要电脑来控制所有设备，也不需要HUB，IEEE1394可以用网桥连接多个IEEE1394网络，也就是说在用IEEE1394实现了63台IEEE1394设备之后也可以用网桥将其他的IEEE1394网络连接起来，达到无限制连接。

　　两者的智能化不同。

IEEE1394网络可以在其设备进行增减时自动重设网络。

USB是以HUB来判断连接设备的增减了。

　　两者的应用程度不同。

现在USB已经被广泛应用于各个方面，几乎每台PC主板都设置了USB接口，USB2.0也会进一步加大USB应用的范围。

IEEE1394现在只被应用于音频、视频等多媒体方面。

前置USB接口

　　前置USB接口是位于机箱前面板上的USB扩展接口。

目前，使用USB接口的各种外部设备越来越多，例如移动硬盘、闪存盘、数码相机等等，但在使用这些设备（特别是经常使用的移动存储设备）时每次都要钻到机箱后面去使用主板板载USB接口显然是不方便的。

前置USB接口在这方面就给用户提供了很好的易用性。

目前，前置USB接口几乎已经成为机箱的标准配置，没有前置USB接口的机箱已经非常少见了。

　　前置USB接口要使用机箱所附带的USB连接线连接到主板上所相应的前置USB插针（一般是8针、9针或10针，两个USB成对，其中每个USB使用4针传输信号和供电）上才能使用。

在连接前置USB接口时一定要事先仔细阅读主板说明书和机箱说明书中与其相关的内容，千万不可将连线接错，不然会造成USB设备或主板的损坏。

　　另外，由于USB2.0接口输出电压为5V，输出电流为500mA。

使用前置USB接口时要注意前置USB接口供电不足的问题，在使用耗电较大的USB设备时，要使用外接电源或直接使用机箱后部的主板板载USB接口，以避免USB设备不能正常使用或被损坏。

USB口硬盘盒

　　目前的主流，其最大优点是使用方便，支持热插拔和即插即用。

USB有两种标准：

一种是USB1.1接口，其传输速度只有12Mbps，一种是USB2.0接口，其传输速度高达480Mbps。

目前的主板上的USB都支持USB1.1，但USB2.0只有较新的主板才能支持，购买时根据个人情况选择产品，虽然USB2.0向下兼容USB1.1，但支持USB2.0接口的移动硬盘盒比USB1.1的要贵一些。

无线USB

　　USB开发者论坛的主席兼英特尔公司的技术策略官JeffRavencraft表示，无线USB技术将帮助用户在使用个人电脑连接打印机、数码相机、音乐播放器和外置磁盘驱动器等设备时，从纷繁复杂的电缆连线中解放出来。

无线USB标准的数据传输速率与目前的有线USB2.0标准是一样的，均为每秒480M，两者的区别在于无线USB要求在个人电脑或外设中装备无线收发装置以代替电缆连线。

　　在英特尔开发者论坛举办的前夕，Ravencraft称，首先采用这一标准的将是外置磁盘驱动器、数码相机和打印机。

而越来越多的产品将在今年第三季度开始推向市场。

　　为了使无线USB标准得以实用，必须改善这一技术的一些不足。

在星期一，USB标准小组宣布了无线联盟规范，以确保只有经过认证才能让电脑和外设通过无线USB连接起来。

　　Ravencraft补充，一直以来USB标准已经广泛的用于将数码相机、扫描仪、手机、PDA、DVD刻录机和其他设备与个人电脑的连接。

而无线联盟规范则详细规定了个人电脑和外设如何通过无线USB进行连接，一台电脑最多可以同时连接127个外设。

　　无线联盟规范规定了两种建立连接的方法。

第一种方法是电脑和外设先用电缆连接起来，然后再建立无线连接以供以后使用。

第二种方法是外设可以提供一串数字，用户在建立连接的时候输入到电脑里面。

　　无线USB采用超宽带技术进行通信。

目前无线局域网的802.11g协议采用位于2.4GHz附近的一小段频带进行通信，而超宽带技术则采用从3.1GHz到10.6GHz的频带进行通信。

超宽带的信号水平足够低，因此对于其他无线通信技术来说，超宽带信号的影响类似于噪声。

　　无线网络目前广泛使用的技术是IEEE的802.11标准，也就是英特尔所推动的Wi-Fi。

这一技术广泛的使用在笔记本电脑上，甚至部分尼康公司和佳能公司的数码相机也采用这一技术。

而无线USB技术则是一个完全不同的技术，由于这一技术实现上相对简单同时功耗只有802.11的一半，因此不少厂商都更愿意采用无线USB技术。

　　Ravencraft表示，在高端的手机和数码相机上采用802.11技术，关键是要解决电池寿命问题。

而厂商们发现超宽带技术是解决这一问题的最好的办法。

　　在距离电脑10英尺范围内，无线USB设备的传输速率将保持每秒480M。

如果在30英尺范围内，传输速率将下降到每秒110M。

然而随着技术的发展，无线USB的传输速率将会超过每秒1G甚至更快。

　　目前超宽带技术不仅可以用于无线USB连接中，还可以在蓝牙和IEEE的1394火线连接甚至WiNet短距离连接中使用。

USB的不同接口与数据线

　　随着各种数码设备的大量普及，特别是MP3和数码相机的普及，我们周围的USB设备渐渐多了起来。

然而这些设备虽然都是采用了USB接口，但是这些设备的数据线并不完全相同。

这些数据线在连接PC的一端都是相同的，但是在连接设备端的时候，通常出于体积的考虑而采用了各种不同的接口。

　　绝大部分数码产品连接线的接头除了连在PC上的都一样，另外一头也都是遵循着标准的规格。

　　USB是一种统一的传输规范，但是接口有许多种，最常见的就是咱们电脑上用的那种扁平的，这叫做A型口，里面有4根连线，根据谁插接谁分为公母接口，一般线上带的是公口，机器上带的是母口。

USBA型公口

　　右上面的图片是最常见的USBA型公口

　　常见MiniB型5Pin接口：

　　接下来就是在数码产品上最常见的接口了，由于数码产品体积所限，所以通常用的是MiniB型接口，但是MiniB型接口也有许多种类。

MiniB型5Pin

　　右面的图为MiniB型5Pin接口示意图

这种接口可以说是目前最常见的一种接口了，这种接口由于防误插性能出众，体积也比较小巧，所以正在赢得越来越的厂商青睐，现在这种接口广泛出现在读卡器、MP3、数码相机以及移动硬盘上。

　　下图为：

SonyF828上的MiniB型5Pin接口

　　目前采用这种接口的设备目前有SONY相机、摄像机和MP3，Olympus相机和录音笔，佳能相机和惠普的数码相机等等，数量相当繁多。

　　常见MiniB型4Pin接口：

　　除了前面我们看到的最常见的MiniB型5Pin的接口以外，MiniB型还有很多种别的接口，其中的一些也比较常见。

MiniB型4Pin

　　右图为：

MiniB型4Pin的接口

　　下图为：

MiniB型4Pin的接口的转接线缆

　　这种接口常见于以下品牌的数码产品：

奥林巴斯的C系列和E系列，柯达的大部分数码相机，三星的MP3产品（如Yepp），SONY的DSC系列，康柏的IPAQ系列产品……

　　富士MiniB型4PinFlat接口：

　　MiniB型4Pin还有一种形式，那就是MiniB型4PinFlat。

顾名思义，这种接口比MiniB型4Pin要更加扁平，在设备中的应用也比较广泛。

富士MiniB型4PinFlat

　　右图为：

MiniB型4PinFlat接口

　　这种接口和前面讲腗INIB型4pin非常类似，但是这种接头更为扁平，所占用的体积更小。

　　这种接口常见于以下设备：

富士的FinePix系列，卡西欧的QV系列相机，柯尼卡的产品。

　　我们看到，富士的机器用这种接口的比较多，几乎旧有的机型全是这种接口。

不过值得注意的是，富士在最新的S5000和S7000上已经放弃了这种接口，改投MiniB5Pin的阵营。

　　尼康独有，MiniB型8Pin接口：

　　MiniB型除了前面的4Pin和5Pin的，还有一种就是8Pin的了，这种接头在其他设备上出现的几率就非常少了，通常出现在数码相机上。

MiniB型的接口也有3种，一种是普通型的，一种是Round（圆）型的，还有一种是2×4布局的扁平接口。

MINIB型8Pin

　　右图为：

MiniB型8Pin的接口

　　这种接口适用的设备，据笔者所知目前只有NikonCoolpix775一个款型的产品使用这种接口。

MiniB型8PinRound

　　左图为：

MiniB型8PinRound接口

　　这种接口和前面的普通型比起来，就是将原来的D型接头改成了圆形接头，并且为了防止误插在一边设计了一个凸起。

　　这种接头可以见于一些Nikon的数码相机，CoolPix系列比较多见。

虽然Nikon一直坚持用这种接口，但是在一些较新的机型中，例如D100和CP2000也都采用了普及度最高的MiniB型5Pin接口。

　　差点儿就普及，8Pin2×4接口：

　　除了我们前面见过的MiniB型5Pin的接口，我想大家一定还对下面这种接口非常熟悉，这种接口也曾经相当的普及。

MiniB型8Pin2×4

　　图为：

MiniB型8Pin2×4接口

　　这种接口也是一种比较常见的接口了，例如我们熟悉的iRiver的著名的MP3系列，其中号称“铁三角”的180TC，以及该系列的很多其他产品采用的均是这种接口。

这种接口的应用范围也还算是广，不过从iRiver自3XX系列全面换成MiniB型5Pin的接口后，这种规格明显没有MiniB型5Pin抢眼了。

对应部分图片

常见USB图片

USBOn-The-Go补充标准

　　USBOn-The-GoSupplement1.0：

2001年12月发布。

USBOn-The-GoSupplement1.0a：

2003年6月发布，即当前版本。

　　USBOTG是USBOn-The-Go的缩写，是近年发展起来的技术，2001年12月18日由USBImplementersForum公布，主要应用于各种不同的设备或移动设备间的联接，进行数据交换。

特别是PDA、移动电话、消费类设备。

改变如数码照相机、摄像机、打印机等设备间多种不同制式连接器，多达7种制式的存储卡间数据交换的不便。

　　USB技术的发展，使得PC和周边设备能够通过简单方式、适度的制造成本将各种数据传输速度的设备连接在一起，上述我们提到应用，都可以通过USB总线，作为PC的周边，在PC的控制下进行数据交换。

但这种方便的交换方式，一旦离开了PC，各设备间无法利用USB口进行操作，因为没有一个从设备能够充当PC一样的Host。

　　On-The-Go，即OTG技术就是实现在没有Host的情况下，实现从设备间的数据传送。

例如数码相机直接连接到打印机上，通过OTG技术，连接两台设备见的USB口，将拍出的相片立即打印出来；也可以将数码照相机中的数据，通过OTG发送到USB接口的移动硬盘上，野外操作就没有必要携带价格昂贵的存储卡，或者背一个便携电脑。

　　在OTG产品中，增加了一些新的特性：

　　*新的标准，适用于设计小巧的连接器和电缆；

　　*在传统的周边设备上，增加了Host能力，适应点到点的连接；

　　*这种能力可以在两个设备间动态地切换；

　　*低的功耗，保证USB可以在电池供电情况下工作

　　使用OTG后，不影响原设备和PC的连接，但使得在市场上已有超过10亿个USB接口的设备，也能通过OTG互联。

　　[1][2][3]

USB3.0简介

　　英特尔公司（Intel）和业界领先的公司一起携手组建了USB3.0推广组，旨在开发速度超过当今10倍的超高效USB互联技术。

该技术是由英特尔，以及惠普（HP）、NEC、NXP半导体以及德州仪器（TexasInstruments）等公司共同开发的，应用领域包括个人计算机、消费及移动类产品的快速同步即时传输。

随着数字媒体的日益普及以及传输文件的不断增大——甚至超过25GB，快速同步即时传输已经成为必要的性能需求。

　　USB3.0具有后向兼容标准，并兼具传统USB技术的易用性和即插即用功能。

该技术的目标是推出比目前连接水平快10倍以上的产品，采用与有线USB相同的架构。

除对USB3.0规格进行优化以实现更低的能耗和更高的协议效率之外，USB3.0的端口和线缆能够实现向后兼容，以及支持未来的光纤传输。

　　“从逻辑上说USB3.0将成为下一代最普及的个人电脑有线互联方式”，英特尔技术战略师JeffRavencraft说道，“数字时代需要高速的性能和可靠的互联来实现日常生活中庞大数据量的传输。

USB3.0可以很好地应对这一挑战，并继续提供用户已习惯并继续期待的USB易用性体验。

”

　　英特尔公司成立USB3.0推广组之初就希望USB设计学会（USB-IF）可以作为USB3.0规格的行业协会。

完整的USB3.0规格有望于2008年上半年推出，USB3.0初步将采用离散硅的形式。

　　USB3.0推广组，包括惠普、英特尔、NEC、NXP半导体以及德州仪器，致力于保护已有USB设备驱动器基础设施和投资、USB的外观以及方便使用的特性，同时继续发扬USB这种卓越技术的功能。

　　“我们对USB2.0以及无线USB技术的支持彰显了惠普致力于为客户提供可靠的外围设备互联方式”，惠普公司负责打印成像与消费市场部门（ConsumerInkjetSolutions）的副总裁PhilSchultz说，“现在借助USB3.0，我们将为客户创造打印机、数码相机及其他外围设备与个人电脑互联的更佳体验。

”

　　“英特尔在两代USB技术的开发和采用方面均走于行业前列，USB现在已经成为最受欢迎的计算和手持电子设备外围接口”，英特尔高级副总裁兼数字企业事业部总经理帕特·基辛格（PatrickGelsinger）表示，“由于市场发展支持客户对庞大数据进行存储和传输的需求，我们希望开发出第三代USB技术，可以利用现有的USB界面并对其进行优化来满足这些需求。

”

　　“自首次安装有线USB以来，NEC一直都是USB技术的支持者”，NEC电子SoC系统部门总经理KatsuhikoItagaki说道，“现在是时候进一步发展这个业已成功的互联接口以满足市场对庞大数据传输速度的更高需求，从而尽量缩短用户等待的时间。

”

　　“NXP很高兴与其它顶级公司携手推进世界领先的互联技术来满足下一代外围设备的需求”，NXP半导体商业互联娱乐（BusinessLineConnectedEntertainment）战略和业务发展部总监Pierre-YvesCouteau说，“作为USB半导体解决方案的领先提供商，NXP致力于推动超高速USB的标准化和应用。

”

　　“随着高速USB在个人计算、消费电子以及移动等各种细分市场内的普及，我们预计USB3.0将迅速取代USB2.0端口成为高带宽应用领域的事实标准”，德州仪器WorldwideASIC副总裁GregHantak表示，“德州仪器非常兴奋USB3.0的卓越性能将进一步拓展USB的应用领域并为用户带来更佳的体验。

”

　　关于USB设计学会（UniversalSerialBusImplementersForum）

　　非盈利组织USB设计论坛（USB-IF）成立的宗旨是为USB技术的发展和普及提供支持。

通过其标识和认证项目，USB-IF为高质量、兼容性USB设备的开发提供协助，USB-IF还大力宣传USB的优势以及经其认证的产品的质量。

USB3.0标准正式完成并发布

　　由Intel、微软、惠普、德州仪器、NEC、ST-NXP等业界巨头组成的USB3.0PromoterGroup今天宣布，该组织负责制定的新一代USB3.0标准已经正式完成并公开发布。

新规范提供了十倍于USB2.0的传输速度和更高的节能效率，可广泛用于PC外围设备和消费电子产品。

　　制定完成的USB3.0标准已经移交给该规范的管理组织USBImplementersForum（简称USB-IF）。

该组织将与硬件厂商合作，共同开发支持USB3.0标准的新硬件，不过实际产品上市还要等一段时间