通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)是连接外部设备的一个串口总线标准,在计算机上使用广泛,但也可以用在机顶盒和游戏机上,补充标准On-The-Go(OTG)使其能够用于在便携设备之间直接交换数据。
概述
USB 最初是由英特尔与微软公司倡导发起,其最大的特点是支持热插拔(Hot plug)和即插即用(Plug&Play,PnP)。当设备插入时,主机枚举 (enumerate) 此设备并加载所需的驱动程序,因此使用远比 PCI 和 ISA 总线方便。 USB 速度比并行端口(Parallel Port,例如 EPP、LPT)与串行接口(Serial Port,例如 RS-232)等传统电脑用标准总线快上许多。原标准中 USB 1.1 的最大传输带宽为 12Mbps,USB 2.0 的最大传输带宽为 480Mbps。近期推出的USB 3.0更从480Mbps提升到4.8Gbps以上。 USB 的设计为非对称式的,它由一个主机(host)控制器和若干通过 hub设备以树形连接的设备组成。一个控制器下最多可以有 5 级 hub,包括 Hub 在内,最多可以连接 127 个设备,而一台计算机可以同时有多个控制器。 和 SPI-SCSI 等标准不同,USB hub 不需要终结器。
USB hub
USB 可以连接的外设有鼠标、键盘、游戏手柄、游戏杆、扫描仪、数码相机、打印机、硬盘和网络部件。对数码相机这样的多媒体外设 USB 已经是缺省接口;由于大大简化了与计算机的连接,USB 也逐步取代并口成为打印机的主流连接方式。2004 年已经有超过 1 亿台 USB 设备;到 2005 年显示器和高清晰度数字视频外设是仅有的 USB 未能染指的外设类别,因为他们需要更高的传输速率。2007年三星更推出用 USB 连接的显示器,并表示将于 2008年5月 上市。 现标准中将 USB 统一为 USB 2.0, 分为:
电源 USB 接头提供一组5伏特的电压,可作为相连接USB设备的电源。实际上,设备接收到的电源可能会低于5V,只略高于4V。USB规范要求在任何情形下,电压均不能超过5.25V;在最坏情形下(经由USB供电HUB所连接的LOW POWER设备)电压均不能低于4.375V,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,不过连接在总线供电HUB的所有设备,需要共享 500mA 的电流额度。一个由总线供电的设备可以使用到它所连接埠上允许输出的所有电源。 总线供电的HUB可以将电源供给连接在 HUB 上的所有设备,不过 USB 的规范只允许总线供电的 HUB 下游串接一层总线供电的设备,因此,总线供电的 HUB 下游不允许再串接另一个由总线供电的 HUB。许多 HUB 有外加电源,因此可以提供电源给下游的设备,不会消耗总线上的电源。若设备需要的电压超过5V,或是需要电流超过500mA,都需要使用外加电源。 相对于之前其他沟通接口仅能传递讯息数据,高电压USB插槽本身还能提供5V(伏特)的主动电压,及0.5A(安培)的电流,因此对于一些小型设备而言,可以不必再外接电源供应设备,就能利用来自USB插槽的电力顺利运作。利用这特点,也有厂商开发出适当的排线,将USB拿来当作供电插座般使用,例如作为移动电话的充电器,或是提供小型桌灯的电力需要,反而与原本用来连接电脑用的主要用途无关。
同类标准比较
USB大容量存储
闪存盘,典型的USB海量存储设备
USB 使用 USB mass storage device class标准实现Storage设备的连接.它最初被用于传统的磁盘和光盘驱动,但是现在已经扩展到支持大量不同的设备.USB不能用于计算机内部存储设备的基本总线: 像 ATA (IDE), Serial ATA (SATA), 和 SCSI. 然而, USB有一个非常重要的优点,那就是它能够在不关闭计算机的情况下动态的安装和删除USB设备,这使它成为一个有用的外部设备.今天,大量的生产商提供便携式USB移动硬盘或者一个空的,能够兼容内部驱动的盒子.这些内部驱动通常提供一个转换驱动接口,用以转换IDE, ATA, SATA, ATAPI, 或者 SCSI 到USB port。对于用户来讲,就像连接了一个内部的驱动。其他的竞争标准是eSATA 以及 Firewire. 斜体文字
USB 1.0 FDR:1995年11月释出,同一年苹果公司发布IEEE 1394标准,就是著名的火线接口。 USB 1.0:1996年1月释出。 USB 1.1:1998年9月释出。 USB 2.0:2000年4月释出。这一标准的主要特性就是高速(理论值480Mbps)。这是当前版本。 USB 2.0:2002年12月修订。加入三个不同速度标准,允许所有USB2.0兼容所有标准的USB设备包括1.1和1.0。这使得标准能够向后兼容,但是增加了不察看标记来计算设备吞吐量的难度。
USB On-The-Go Supplement
USB On-The-Go Supplement 1.0:2001年12月发布。
USB On-The-Go Supplement 1.0a:2003年6月发布,即当前版本。
扩展
PictBridge标准可以使得消费者使用的图形设备彼此互通(例如数码相机直接通过打印机输出)。一般它使用USB做为其底层通信协议。 Microsoft''''s Xbox game console uses standard USB 1.1 signalling, but features a proprietary connector rather than the standard USB connector. Similarly IBM UltraPort uses standard USB signalling but provides more power to devices, and uses a proprietary connection format.