跳到主要內容
:::

教育百科logo

::: 通用序列匯流排 - 教育百科

詞條名稱:通用序列匯流排


教育Wiki

目錄

通用序列匯流排

是連線電腦系統與外部裝置的一個串列埠匯流排標準,也是一種輸入輸出介面的技術規範,被廣泛應用於個人電腦和行動裝置等訊息通訊產品,並擴充功能至攝影器材、數位電視(機頂盒)、遊戲機等其它相關領域。多媒體電腦剛問世時,外接式裝置的傳輸介面各不相同,如印表機只能接LPT port、數據機只能接RS232、滑鼠鍵盤只能接PS/2等。繁雜的介面系統,加上需安裝驅動程式並重新開機才能使用的限制,都不免造成使用者的困擾。因此,創造出一個統一且支援熱插拔的外接式傳輸介面,便成為無可避免的趨勢。

USB接頭

接頭是由USB協會所指定,接頭的設計一方面為了支援眾多USB的基本需求,另一方面也避免以往許多類似序列接頭所出現的問題。

  • 接頭設計的相當耐用。許多以往使用的接頭較脆弱,即使受力不大,有時針腳或零件也會折彎甚至斷裂。而USB接頭的金屬導電部份周圍有塑料作為保護,而且整個連線部份被金屬的保護套圍住,因此USB接頭不論插拔,都不容易受 損。由於金屬保護套和外圍塑料護套的保護,需要較大的力量才能造成USB接頭明顯的損壞。
  • 具有防呆設計,方向相反的插頭不可能插到插座裡,方向正反很容易感覺出來。所以不可能把USB介面插錯。
  • 接頭能相對便宜地大量生產。
  • 在USB網路中,接頭被強制使用定向拓撲。USB不支援環形網路,因此不相容的USB裝置之間介面也不相容。不像其他通訊系統(如RJ-45電纜)不能使用轉換插頭,防止環形USB網路產生。
  • 適度的插拔力。USB電纜和小型USB裝置能被插口卡住(不需要夾子、螺絲或者其他介面那樣的鎖扣)。允許透過適當力量插拔,連結器要方便困難環境和殘障人士使用。
  • 由於接頭的構造,在將USB插頭插入USB座時,插頭外面的金屬保護套會先接觸到USB座內對應的金屬部份,之後插頭內部的四個觸點才會接觸到USB座。金屬保護套會連線到系統的地線,提供路徑使靜電可以放電,避免因靜電透過電子零件而造成損壞。

USB電纜最長允許5公尺,更長的距離需要HUB[4]。

電源

USB接頭提供一組5伏特的電壓,可作為相連接USB設備的電源。實際上,設備接收到的電源可能會低於5V,只略高於4V。USB規範要求在任何情形下,電壓均不能超過5.25V;在最壞情形下(經由USB供電HUB所連接的LOW POWER設備)電壓均不能低於4.375V,一般情形電壓會接近5V。一個USB的HUB最多只能提供500 mA的電流。如此的電流已足以驅動許多電子設備,不過連接在匯流排供電HUB的所有設備,需要共享500mA的電流額度。一個由匯流排供電的設備可以使用到它所連接埠上允許輸出的所有電源。匯流排供電的HUB可以將電源供給連接在HUB上的所有設備,不過USB的規範只允許匯流排供電的HUB下游串接一層匯流排供電的設備,因此,匯流排供電的HUB下游不允許再串接另一個由匯流排供電的HUB。許多HUB有外加電源,因此可以提供電源給下游的設備,不會消耗匯流排上的電源。若設備需要的電壓超過5V,或是需要電流超過500mA,都需要使用外加電源。相對於之前其他溝通介面僅能傳遞訊息資料,高電壓USB插槽本身還能提供5V(伏特)的主動電壓,及0.5A(安培)的電流,因此對於一些小型設備而言,可以不必再外接電源供應裝置,就能利用來自USB插槽的電力順利運作。利用這特點,也有廠商開發出適當的排線,將USB拿來當作供電插座般使用,例如作為行動電話的充電器,或是提供小型桌燈及電風扇等的電力需要,反而與原本用來連接電腦用的主要用途無關。

USB 1.0
  • USB 1.0:1996年1月釋出。
指定的數據傳輸速率為1.5 Mbit/s (Low-Speed)與12 Mbit/s (Full-Speed)。無預測及透過檢測功能。只有極少數的此類裝置出現在市場上。
  • USB 1.1: 1998年9月釋出。
修正1.0版已發現的問題,大部分是關於USB Hubs。最早被採用的修訂版。
USB 2.0

USB 2.0:2000年4月釋出。增加更高的數據傳輸速率480 Mbit/s(現在稱作Hi-Speed)。根據工程變更通知(Engineering Change Notices/ECN)進一步改進的USB規範。USB 2.0中最重要規範的ECN可以在 USB.org 查到:

USB 3.0

USB 3.0於2008年11月釋出,支援全雙工,新增多個觸點,採用發送列表區段來進行數據發包。USB 3.0暫定的供電標準為900mA,將支援光纖傳輸,設計的「Super Speed」傳輸速度為5Gbit/s,若採用光纖可達到25Gbit/s。USB 3.0的設計相容USB 2.0與USB 1.1版本,並採用了三級多層電源管理技術,可以為不同設備提供不同的電源管理方案。Intel的xHCI已經可以支援USB3.0的介面,向下相容USB2.0的介面。USB 3.0採用新的封包路由傳輸技術,線纜設計了8條內部線路,除VBus和GND作為電源提供線外,剩餘3對均為數據傳輸線路其中保留了D+與D-兩條相容USB 2.0的線路,新增了SSRX與SSTX專為新版所設的線路。USB 3.0的Standard-A介面繼續採用了與早先版本一樣的尺寸方案,外觀以藍色區分,只是內部觸點有變化,新的觸點將會並排在目前4個觸點的後方。

參考

網路

回到頁面頂端圖示