开启辅助访问
 找回密码
 立即注册

USB 知识知多少?你想知道的都在这里!(USB 2.0、USB ...

羊羊羊羊羊 回答数8 浏览数809
USB-A、USB-C、USB Type-C 有什么区别?你分的清楚吗?
USB 2.0、USB 3.0、USB4 有什么区别?你分的清楚吗?
手机和充电宝的线材如何选? 支持快速充电的线材如何选?
大家好,我是 @马科斯奥,今天带大家正确认识 USB 家族,简单易懂,认真看完文章,以上的问题你就都懂了。本文会不定期更新。
如果觉得文章不错有帮助,可以点赞、关注、转发支持我。本文为作者的原创内容,不接受其他任何形式的转载和演绎。
目录

一、USB 是指什么
二、USB 标准的演变
   USB 1.0、USB 2.0、USB 3.0
   USB 3.1、USB 3.2、USB4
三、USB 接口的识别
   1、接口类型
      USB Type-A、USB Type-B、Mini-USB
      Micro-USB、USB Type-C
   2、什么是 PD 快充
   3、不是所有的 USB Type-C 都是全能
   4、USB Type-C 不是 USB-PD
   5、关于 Type-C 这个名词
四、USB4 简介
   1、什么是 USB4
   2、什么是 Thunderbolt
   3、线缆选择 在正文开始之前,可以先看看这张表格,快速掌握 USB 各协议的区别。正文会有更详细的介绍。如果觉得有帮助,可以点赞、关注、转发支持我,也可以留言讨论交流。快跟上,不要掉队了~

正文

一、USB 是指什么

USB:Universal Serial Bus,简称 USB。中文翻译称为通用串行总线,是一种串口总线的标准,也是一种输入输出接口的技术规范,在现实中频繁应用于 3C 数码产品,电脑、手机、打印机、游戏机等,被称为万能接口,目前已经发展为行业标准。
下面这些都可以称为 USB,形态多样,根据物理形态还可以分为 USB-A、USB-B、USB-C 等,另外每种物理形态还有不同的传输协议,比如 USB 1.x、USB 2.0、USB 3.x 等,最主要的区别就是传输速度不同。

形态多样的 USB 接口

<hr/>二、USB 标准的演变

USB 传输协议的制定组织是 USB-IF,成员有苹果、微软、惠普、因特尔等。从 1996 年的第一代 USB 1.0 开始到目前最新的 USB4,中间经历了很多版本,也经历过多次改名。估计有很多朋友不知道他们的区别,那就跟着我一起来看看吧~

USB 协议的发展

1、USB 1.0
1996 年,正式发布第一代 USB 1.0,传输速度仅为 1.5Mbps。最大的特点是支持热插拔,即插即用。如今 USB 1.0 已经成为历史。
2、USB 2.0
2000 年,USB 2.0 发布,最高传输速度提高到 480Mbps。这在当时是很快的传输速度了,但是在今天随便一台移动硬盘都是 T 级别的,一部 2k 4k 的影片也是 G 级别,USB 2.0 的传输速度已经不够用了。
3、USB 3.0
2008年,USB 3.0 发布,传输速度提高到 5Gbps
4、USB 3.1
2013年,USB 3.1 发布,传输速度达到了 10Gbps。从这里开始,USB-IF 开始了魔幻操作,对之前的接口标准重命名了,导致目前接口名称混乱。
以前的 USB 3.0 改名为 USB 3.1 Gen 1 又称为第一代 USB 3.1,新发布的 USB 3.1 改名为 USB 3.1 Gen 2 又称为第二代 USB 3.1。前面提到的 USB 3.0 消失在了历史长河
5、USB 3.2
2017 年,USB 3.2 发布,最高速度达到了 20Gbps。没有错,USB-IF 组织又对接口标准重命名了。
第一代 USB 3.1 改名为 USB 3.2 Gen 1 又称为第一代 USB 3.2,第二代 USB 3.1 改名为 USB 3.2 Gen 2 又称为第二代 USB 3.2。就这样,USB 3.1 也消失在了历史长河
新发布的 USB 3.2 (传输速度 20Gbps),叫做 USB 3.2 Gen 2x2 又称为双通道第二代 USB 3.2
6、USB4
2019 年,USB4 发布,分为两个版本,一台是 20Gbps,一台是 40Gbps。物理接口形态统一使用 USB Type-C 接口。
到此总算说完 USB 协议了,为了保证设备兼容性,所有协议都向下兼容。
各 USB 协议的理论传输速度对比:

各 USB 协议理论传输速度

<hr/>三、USB 接口的识别

前面说的 USB 2.0、USB 3.1、USB 3.2、USB4 指的都是传输标准,需要依赖于物理接口才能实现传输数据、充电等功能。
1、接口类型
目前我们常见的接口有以下几种:
USB Type-A
又称 USB-A,在电脑、手机充电器中很常见。分为公座和母座,常见 USB-A 数据线的 A 端是公座,而充电器上的则是母座。为了区分不同的接口协议,通常使用 USB 3.0 协议的 USB-A 接口颜色使用蓝色。

左:USB 2.0 的 Type-A,右:USB 3.0 的 Type-A

USB Type-B
又称 USB-B,通常在打印机设备使用,另一端使用 USB-A 链接电脑。

左:USB 2.0 的 Type-B,右:USB 3.0 的 Type-B

Mini-USB
目前这种接口比较少见。

USB 2.0 的 Mini USB

Micro-USB
广泛使用在移动设备中。

左:USB 2.0 的 Micro-USB,右:USB 3.0 的 Micro-USB

USB Type-C
又称 USB-C,作为新一代通用接口,集成 USB 数据、PD 充电、音视频显示输出等功能,有望成为市场的统一接口。它是随着 USB 3.1 (这里特指 USB 3.1 Gen2,现名:USB 3.2 Gen 2,下同)标准被提出来的。

USB Type-C

这里不得不提一下 USB 3.1。

  • 这里所说的 USB 3.1 指 USB 3.1 Gen2,而 USB 3.1 Gen1 只是 USB 3.0 的改名,功能完全没有变化。
这就是 USB-IF 在改名的时候太草率,导致目前命名混乱。

  • 编码标准变化从 USB 3.0 的 8b/10b 升级为 128b/132b,编码损耗从 20% 降低到 3%。
直观感受是传输速度损耗从 20% 降低到 3%,等于原来只能负载 80%,目前变成负载 97%。

  • 最大支持 100W 电力输出
电压不只局限于 5V,还提供了其它多种规格,对充电来说,等于多了很多选择。
USB Type-C 除了拥有 USB 3.1 的特性外,还具备:

  • 无方向,支持正反盲插
  • 支持雷电 3(Thunderbolt 3)传输协议,传输速度将从 USB 3.1 的 10Gbps  提高至 40 Gbps

2、什么是 PD 快充
全称叫 USB Power Delivery,简称为 USB PD,是 USB-IF 组织制定的充电标准和技术,最早发布于 2012 年。

从 USB 2.0 开始,一台叫 Battery Charging 的工作小组(归属于 USB-IF 组织),开始研究让 USB 提供供电功能。直到 BC v1.2 规范发布,最大也只支持 7.5W 充电,在之前小型设备小容量电池时代能满足充电要求,但是在今天已经没办法满足了。苹果万年不变的「五福一安」,只有 5W 的功率充满电要好几个小时,实在没办法忍受。
为了解决更大充电功率的问题,USB-IF 又成立了另外一台工作小组 Power Delivery。然后就有了目前使用的 USB Power Delivery(PD)充电标准。
USB PD 1.0
2012 年发布 USB PD 1.0,可以使用 5V、12V 和 20V 电压充电,最高功率达到100W。支持以下功率配置:

  • 10W:5V 2A
  • 18W:12V 1.5A
  • 36W:12V 3A
  • 60W:12V 5A、20V 3A
  • 100W:20V 5A


USB PD 2.0
2014 年发布 USB PD 2.0,改成使用 USB 3.1 标准的 USB Type C 接口。
USB PD 3.0
2015 年发布 USB PD 3.0,加入 PPS(Programmable Power Supply),兼容各家快充协议,最新规范已经支持高通 QC4 快充协议。这个就厉害了,目标是消灭其它快充协议,唯我独尊。

USB PD 2.0 和 USB PD 3.0 支持以下功率配置,充电功率比 1.0 版本扩大了很多。

因为种种原因,USB PD 1.0 基本不被市场采用。相比之下,较新的 USB 2.0 和 USB PD 3.0 比较受市场认可,使用的也比较多。
USB PD 快充要统一市场还任重道远。国内手机厂商自研的快充技术已经成为了各自的宣传卖点,恐怕短时间内无法让手机厂商放弃自个的快充技术。从长远来看,统一快充技术对于规范市场是有好处的,消费者再也不用担心各种设备的充电问题了。

3、不是所有的 USB Type-C 都是全能
USB Type-C 只是一台物理接口形态,虽然支持 PD 充电、USB 数据传输、DisplayPort 显示,但是实际上,还要看设备厂商有没有搭匹配应的功能。设备制造商可以自由的选择要支持的功能,也可以提供全功能的 USB-C 接口,但是基于成本等其它原因,可能只有一项或者某几项功能。

有些设备虽然使用 USB Type-C 接口,但是不一定是使用 USB 3.1 的接口协议。(这里所说的 USB 3.1 是指 USB 3.1 Gen2,现名:USB 3.2 Gen 2,下同)
所以,千万不要认为 USB Type-C 就是 USB 3.1,而反过来,如果一台接口使用了 USB 3.1 标准,那么物理接口形态一定是 USB Type-C。
在购买 USB-C 接口的设备时,要特别注意接口支持的功能。像下面这款电脑,特别标识了全功能 USB Type-C 接口。

4、USB Type-C 不是 USB PD
USB Power Delivery,简称为 USB PD,是 USB-IF 组织制定的充电标准和技术,最早发布于 2012 年。可以将 USB 电源能力提升到 100W。这两个名词不能互换。另外,不是有 USB-C 接口就一定支持 PD 快充协议。

5、关于 Type-C 这个名词
从 USB-IF 官方资料来看,是没有这个叫法的,官方推荐的叫法只有全称 USB Type-C,及简称 USB-C。

图片来自 USB-IF 的 USB Type-C 技术文档

官方推荐使用 USB-C 作为简称用于市场推广。

图片来自 USB-IF 的 USB Type-C 技术文档

<hr/>四、USB4 简介

1、什么是 USB4
USB4 是最新一代 USB 传输标准,向后兼容 USB 2.0、USB 3.2 和 Thunderbolt 3,其实是在 ThunderBolt 3 的基础上,增加了对 USB 2.0 和 USB 3.2 标准的补充和发展。
USB4 有两种传输带宽,一种是 20Gbps,另一种是 40Gbps。
主要特点:

  • 最大支持 40Gbps 带宽
  • 物理接口仅有 USB Type-C 一种
  • 支持动态分配带宽
  • 可选是否支持 Thunderbolt 3,只有这样才能达到最大带宽 40Gbps
  • 需要强制使用 USB-PD 充电协议
USB4 只有 USB Type-C 一种物理接口。在传输链路上 USB4 分出了不同「隧道」来传输数据,并且能「动态分配带宽」,根据每条「隧道」的实时情况,动态调整每一部分的带宽。目前支持:数据传输(USB 3.2 隧道)、视频传输(DisplayPort 1.4a 隧道)、可选隧道(PCI-E 隧道)三种。

2、什么是 Thunderbolt
Thunderbolt 又称为雷电或者雷雳,是英特尔公司发布的一套链接标准,从 Thunderbolt3 开始改用 USB Type-C 接口,在 USB-C 接口边上会有个闪电标志,在苹果电脑上比较常见。

最新标准的 Thunderbolt 4 在 Thunderbolt 3 的基础上有小幅更新。另外支持链接两个 4K 显示器,或者一台 5K 显示器。
需要注意的是,USB4 对 Thunderbolt 3 & 4 都是可选兼容。可以这么理解 USB4 40Gbps 等于 Thunderbolt 4。

最后来一台不同接口传输速度对比图

3、线缆选购
USB Type-C 和 USB4 已经简单介绍完了,另外设备和设备之间需要使用线缆进行链接,如果线缆不合格,即使支持了某个高带宽的标准,这个标准也没办法正常使用。
之前看到有人问为啥我的 PD 充电宝给手机充电或是那么慢,就是这个原因。因此选购一条合适的线缆显得异常重要。
USB Type-C 线缆
高品质的 USB-C 线(C to C)应该具备:

  • 可以支持 100W PD(5A 电流,60W PD 需要支持 3A 电流)
  • 至少支持 USB 3.2 Gen 1 的传输速度
  • 能兼容其他协议和模式
Thunderbolt3 线缆
如果线缆长度大于 1 米,需要在线缆两端加上 Thunderbolt 特有的芯片,否则传输速度可能只有 20Gbps,而不是 40Gbps。一般带有这种 Thunderbolt 特有芯片的线缆称为主动式线缆,而不带的称为被动式线缆。
高品质的 Thunderbolt 3 线缆应该具备:

  • 传输速度 40Gbps
Thunderbolt 3 线缆更推荐短距离(小于 1m)的被动线,日常使用基本无障碍。如果是选购超过 1m 的线缆一定要注意线缆两端是否带有 Thunderbolt 特有芯片。
<hr/>以上就是全部内容,希望大家都能正确识别 USB,不再迷茫!
欢迎在评论区留言交流,我都会一一回复,记得一键三连支持一下哦!
欢迎关注 @马科斯奥,我们下回见!
ezero | 来自北京
文章介绍的详细,感谢!
但是我看完还是挺晕的,打算自己画一些图和表格,帮助自己理解!
用Deepseek满血版问问看
回复
使用道具 举报
jackwelch | 未知
官方命名就很容易误导人[飙泪笑]可以自己再整理加深记忆,加油。
回复
使用道具 举报
zjolio | 来自北京
更加详尽的USB知识可以百度搜索 USB中文网
回复
使用道具 举报
jsyzjyb | 来自北京
你好,我能使用一下你图片么,想要一张没有水印的图片,我不做商用,办公室一年有一次PPT制作,紧内部传阅
回复
使用道具 举报
liubowanglei | 未知
你好,我能使用一下你图片么,想要一张没有水印的图片,我不做商用,办公室一年有一次PPT制作,紧内部传阅
回复
使用道具 举报
流浪海鸟 | 来自北京
你是要哪张图呢,表格图自己画一下挺快的,其他的图我也是网上找的
回复
使用道具 举报
jeffll | 来自河南
不是所有的USB type c都是全能那个图,
回复
使用道具 举报
KIKI569 | 来自北京
感谢,终于搞懂了
回复
使用道具 举报
快速回复
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

当贝投影