原标题：将USB标准从1.0解码到4.0

　　(图片来源：崔设备)

　　通用串行总线，以其缩写形式的 USB 更为人所知，可以说是当今市场上最知名的互连标准。但是，许多人，尤其是工程界以外的人，可能不会再考虑 USB 的含义。简而言之，“总线”是一种在电子系统中不同组件之间传输数据或电力的方式，而术语“串行”表示数据通过同一条线路(或几条线路)一次一位地传输。USB 共同提供了一个工程标准，该标准为用于连接电子系统中的各种设备的连接器和电缆建立了“通用”规范。

　　作为设备之间互连和数据通信的一种简单方便的方式，USB 自 1996 年问世以来已经发展得更多。在 1990 年代引入之前，互连环境是复杂和缓慢的数据传输速率之一。由于超过 25 年的稳步改进和变化，USB 和 USB 实施者论坛 ( USB-IF) 通过不断提高的数据速度、功率传输等，创造了超出最初认为可能的互连功能。然而，随着这些不断的改进，出现了新标准、对现有标准的更新以及各种命名约定。因此，试图跟上最新的 USB 标准可能是一项既混乱又矛盾的任务。本文旨在提供 USB 标准的详细历史，同时阐明最新的 USB 命名约定。

　　USB之前的互连

　　如上所述，在 USB 之前的环境中，慢数据传输速率是常态，通常从并行的每秒 100 千字节 (kB) 到串行的每秒 450 千字节 (kb)。计算机制造商不仅使用串行端口和并行端口，而且还有各种专有的插头、连接器和电缆，它们经常需要专用的驱动程序和卡。此外，热插拔或热插拔受到限制，需要先关闭硬件，然后再插入任何设备并重新打开硬件。

　　USB-IF 于 1994 年开始开发 USB 标准，发布了几个预发布版本(USB 0.8 和 0.9)，但从未在市场上销售。1995 年，USB 0.99 被排除在预发布标准列表之外，并且再次无法商用。

　　USB 1.0 和 1.1

　　USB 1.0 标志着 1996 年 USB 标准的第一个主要版本，提供低速 1.5 兆比特每秒 (Mbps) 和全速 12 Mbps 的数据传输速率。尽管 USB 1.0 提供了热插拔和自配置的便利，但它并没有作为第一个商用 USB 版本被广泛采用。

　　两年后的 1998 年，推出了 USB 1.1。虽然它与 USB 1.0 的数据传输能力相匹配，但对于带宽较低的设备，它也可以以较慢的速度运行。鉴于品牌全速，USB 1.1 被苹果的 iMac G3 采用而闻名，它停止使用串行和并行端口。这为今后更广泛地采用 USB 标准铺平了道路。USB 1.0 和 1.1 还规定了使用物理 USB 连接器标准，A 型和 B 型。

　　图 1：A 型和 B 型 USB 连接器标准。(图片来源：崔设备)

　　USB 2.0

　　由于 PC 及其各种外围设备的广泛接受，21 世纪的开始带来了对更高数据传输速度的日益增长的需求。因此，USB 2.0 于 2000 年 4 月上市。该标准具有 480 Mbps 的数据传输能力，但总线限制将其降低到 280 Mbps。USB 2.0 被赋予了高速品牌，并且向后兼容之前的标准及其 1.5 或 12 Mbps 的速度。此时，使用 USB 作为电源开始成为一种更普遍的做法，电气标准在 5 V 时提供高达 500 mA 的功率。

　　USB 2.0 还引入了USB On-the-Go，它提供了两个设备交互的能力，而无需单独的 USB 主机。到目前为止，USB 连接始终位于主机(计算机)和外围设备(鼠标、键盘、音乐设备等)之间。

　　在物理连接器标准方面，USB 2.0 与 USB Type A、B 和 C 连接器以及 Mini 和 Micro A 和 B 兼容。然而，Micro A&B 和 Type C 的物理连接器是在多年后推出的分别是 2007 年和 2014 年。

　　USB 3.0

　　USB 3.0 及更高版本是 USB 标准经过多次迭代和更改命名约定的地方。为了避免混淆，在更详细地阐明最新的命名约定之前，我们将通过其原始版本名称来引用标准。

　　USB 3.0 于 2008 年发布，支持高达每秒 5 吉比特 (Gbps) 的数据传输，但速度接近 3 Gbps。品牌为SuperSpeedUSB的 USB 3.0 将 USB 2.0 硬件的四根连接线增加了一倍至八根，并允许双向传输数据，同时保持向后兼容 USB 2.0。该标准还将电源能力提高到 5 V 时的 900 mA。还需要注意的是，USB 3.0 特定硬件(例如 USB 3.0 A 型和 B 型连接器)用蓝色表示，以表示它们的兼容性。

　　随着 USB 3.2 命名约定的引入，USB 3.0 现在被称为 USB 3.2 Gen 1。

　　USB 3.1

　　与 USB 3.0 相同，USB 3.1 是 2013 年发布的临时标准，它只是将数据速率提高了一倍，最高可达 10 Gbps。它被赋予了SuperSpeed+品牌，并且曾经有两层命名约定：USB 3.1 Gen 1 (USB 3.0) 和 USB 3.1 Gen 2。同样，随着 USB 3.2 命名约定的引入，现在引用 USB 3.1 Gen 2作为 USB 3.2 Gen 2。

　　USB 3.2

　　USB 3.2 标准于 2017 年 9 月推出，取代了 USB 3.0 和 3.1 标准命名约定，同时增加了高达 20 Gbps 的第三层数据能力。该标准标记为 USB 3.2 Gen 2x2，充分利用USB Type-C® 连接器的双通道数据传输通道，可通过两对线在每个方向传输 10 Gbps。USB 3.2 标准的较低两层也很常见，列为 USB 3.2 Gen 1x1 或 USB 3.2 Gen 2x1，这只是为使用的数据线数量提供了额外的背景。

　　为了进一步说明，USB-IF 为每一层提供了更新的品牌，其中包括熟悉的 SuperSpeed USB 品牌和数据传输限制。如下表 1 所示，这些备用名称如下：SuperSpeed USB 5 Gbps、SuperSpeed USB 10 Gbps 和 SuperSpeed USB 20 Gbps。

　　表 1：定义的 USB 3.2 命名约定。(图片来源：崔设备)

　　USB 4.0

　　基于 Thunderbolt 3 协议，USB 4.0 于 2019 年 8 月发布，数据传输速度高达 40 Gbps，采用专用视频传输方式。Power Delivery 3.1 标准还将 USB 的功率能力提高到 240 W。虽然从技术上讲，Power Delivery 标准和 USB 4.0 是分开的，但它们是并行开发的，并且通常是一起发现的。这两个最新标准只能通过物理USB C 型连接器的硬件功能得到充分利用。

　　USB-IF 还改进了 USB 4.0 命名约定，将其更改为具有以下两个层的 USB4：

　　USB4 20 Gbps(数据速度与其命名相符)

　　USB4 40 Gbps(数据速度与其命名相符)

　　前面提到的 USB4 和 USB 3.2 的每一层都有一个与之相关的新标识，用于产品上，以期消除市场上消费者的任何困惑。然而，USB 标准的各种名称带来了一些挑战，因为设备仍然经常在旧的命名方案下被引用。

　　表 2：当前 USB 命名约定和相关徽标(图片来源：CUI Devices)

　　USB的未来

　　希望本文能够消除围绕 USB 标准的一些困惑，同时让我们一睹其不断改进的能力和功能的快速发展历史。这种连接智能手机、移动设备甚至工业应用中的外围设备的小型、经济高效且简单的方法很容易被认为是理所当然的。仅用于充电目的的USB 连接器(专为仅供电应用而设计的 USB C 型)甚至已成为普遍做法。可以肯定地说，USB 将在未来继续寻找新的用途和功能，CUI Devices 的工程师涵盖了一系列USB 连接器 和USB 电缆 各种外形尺寸，旨在满足多种 USB 标准。