【图拉丁初级教程】你真的了解USB吗？

来自专栏失传技术研究所小讲堂

USB，是介于USA和USC之间的英文缩写，相信各位都听说了，也天天都在打交道。今天想简单介绍一下关于USB的姿势

通用串列汇流排（英语：Universal Serial Bus，缩写：USB）是连接计算机系统与外部设备的一种串口汇流排标准，也是一种输入输出介面的技术规范，被广泛地应用于个人电脑和移动设备等信息通讯产品，并扩展至摄影器材、数字电视（机顶盒）、游戏机等其它相关领域。

说到串口，各位可能没有概念,简单讲一下

要想完成两台计算机设备的通信，就要有同样的规范。这就好比两个人说话，一个人说汉语，另一个人说鹰语，那还谈个卵，所以必须有相同的语言。

串列介面简称串口，也称串列通信介面或串列通讯介面（通常指COM介面），是采用串列通信方式的扩展介面。

比如说我们玩单片机的时候要想实现单片机和无线模块的通信，就需要走串口

RX TX在串口通信中代表发送与接收，在串口助手中RX就是表示接到到的位元组数 RX是Receive(接收) TX就是表示发送的位元组数,TX其实就是Transmit(传送)的缩写,在计算机通信方面都这样简写

两台设备要通信，就必须在一个电路上。它们共用一个参考零电压，也就是共用地线即共地。

而当进行串口通信的时候，两台设备之间互相通信都要有发送与接收才能完成通信。而且它们之间的关系是这样的：

TX就好比是嘴，负责发送信息，相对的，RX就是耳朵，用来接收信息。我的嘴（TX）发送的信息，对面必须用耳朵（RX）听，不能用嘴听。因此两台串口通信的设备之间永远是TX接RX。

此外介绍一下单工和双工，还是用人与人之间打电话之类的作比方：

一般来说人与人之间打电话，你既可以听也可以说，虽然两边同时说对于人来说可能没什么用，但是你可以做到一边听对方讲话一边说，这就叫全双工。

而普通的对讲机你在说的时候对方只能听，他不能同时向你说，但是他能在你说完之后对你说一句收到然后再反过来对你说话，这时候你也只能听著，这就叫半双工。

而普通的收音机你只能听电台说而你不能对电台说，这就叫单工。电台那边就算在唱《爱的供养》你也不能跳出收音机去骂他，你得打电话，因此单工是单向的信息传输，是不可逆的。两个单工才能组成双工，而双工是全双工还是半双工取决是否两路单工可以同时工作

因此，要实现全双工串口通信一般都需要两根信号线和一根地线。

USB最初是由英特尔与微软倡导发起，其最大的特点是支持热插拔和即插即用。当设备插入时，主机枚举到此设备并载入所需的驱动程序，因此在使用上远比PCI和ISA汇流排方便。

USB在速度上远比并行埠（例如EPP、LPT）与串列介面（例如RS-232）等传统电脑用标准汇流排快上许多。USB 1.1的最大传输速率为12Mbps，USB 2.0为480Mbps，USB 3.0（USB 3.1 Gen1）为 5Gbps，USB 3.1（USB 3.1 Gen2）为 10Gbps。

USB最早开发的时候，是非常弱鸡的通信协议，仅仅能用于滑鼠键盘之类的外设，而对外存数据的存取即需要大量传输数据的使用环境下依然是不适用的。我曾经试过用USB1.1介面的IBM T23从读卡器拷数据到硬碟，那个速度让我想起了家里还在用2M宽频的时候开FTP（不开迅雷）下载文件。直到USB2.0的时候USB才真正的适用于外存存取。

当传输速率为480Mbps时，对应的时钟频率为240MHz，而且这个240MHz的时钟频率还是USB晶元里面晶振经过倍频得到的，实际USB晶振有12MHz,24MHz,48MHz等

多媒体电脑刚问世时，外接式装置的传输介面各不相同，如印表机只能接LPT port、数据机只能接RS232、滑鼠键盘只能接PS/2（串口好像也行）等。繁杂的介面系统，加上必须安装驱动程式并重新开机才能使用的限制，都会造成使用者的困扰。因此，创造出一个统一且支援易插拔的外接式传输介面，便成为无可避免的趋势。

所以USB一推出就几乎光速被安利到了各大品牌的设备上，包括照相机等等

过去没有USB的时候早期数码相机与电脑通信传照片之类的就需要使用串列/并行介面，有的甚至还会需要用软盘。

目前USB的最新一代是USB 3.2，传输速度为20Gbit/s，三段式电压5V/12V/20V，最大供电100W，另外除了旧有的 Type-A、B介面之外，新型USB Type-C接头不再分正反。

并口，即并行介面，一种连接器的介面，它的主要特点就是能「并行」传输数据。可能这样一概而论，大多数人对它感到非常的陌生，并不知道这种介面到底是拿来干嘛用的。其实，在我们的日常生活中，它的出现还是相当地频繁的

比如PCIE

串口形容一下就是一条车道，而并口就是有8个车道同一时刻能传送8位(一个位元组)数据。但是并不是并口快，由于8位通道之间的互相干扰。传输时速度就受到了限制。而且当传输出错时，要同时重新传8个位的数据。串口没有干扰，传输出错后重发一位就可以了。所以后来串口要比并口快。

此外，USB3.1的概念有一个耍猴的地方需要各位了解，那就是USB3.1GEN1

USB3.1 Gen1与Gen2之间最大的差别就是传输速率的不同

* USB3.1 Gen1的最大传输速率可达5Gb/s的理论带宽* USB3.1 Gen2的最大传输速率可达10Gb/s的理论带宽其实现在大多数厂商宣称支持USB3.1标准的设备，其实都只是使用了USB3.1 Gen1，也就是之前的你所认识的USB3.0，只不过是换了件马甲而已,所以看到奸商拿著USB3.0就说自己是USB3.1GEN1那作为图钉当然是肛他啊

USB是很有趣的，很多用电的设备都能够使用USB

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早期的USB设备接头提供一组5伏特（+5V）的电压，可作为相连接USB设备的电源。（因此USB2.0以下的标准数据线实际上剖开是四根线，当然也有只有两根线的偷工减料充电线，它们没有数据线不能用于传输数据）实际上，设备接收到的电压可能会低于5V，只略高于4V（包括劣质数据线的线路电阻损失）。USB规范要求在任何情形下，电压均不能超过5.25V；在最极端情形下（经由USB供电HUB所连接的LOW POWER设备）电压均不能低于4.75V，一般情形电压会接近5V。

一个USB的HUB最多只能提供500 mA的电流。如此的电流已足以驱动许多电子设备，不过连接在汇流排供电HUB的所有设备，需要共享500mA的电流

而现在我们用来给充电的虽然还是USB介面，但是早就不是5V0.5A（2.5W）这么弱鸡的玩意了，电流和电压均在介面寿命允许下进行了提升：

为什么快充要提升电压？提升电压会不会带来危险？

http://www.acfun.cn/a/ac4142679

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