USB 3.0
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USB 3.0[1]，其USB速率模式称为“Super Speed”，是USB（Universal Serial Bus）的第三个主要修订版本。曾名为USB 3.1 Gen 1，现名为USB 3.2 Gen 1×1，其主要技术标准有：支持全双工，并采用发送列表区段来进行数据发送，供电标准为900mA，传输速度为5Gbit/s。USB 3.0的设计兼容USB 2.0与USB 1.1版本，并采用三级多层电源管理技术，可以为不同装置提供不同的电源管理方案。
USB 3.0采用新的数据包路由传输技术，线缆设计8条内部线路，除VBus和GND作为电源提供线外，剩余3对均为数据传输线路——其中保留D+与D-两条兼容USB 2.0的线路，新增专为新版所设的线路SSRX与SSTX，因此USB 3.0比USB 2.0多了数个触点。USB 3.0的Standard-A接口继续采用与早先版本一样的尺寸方案，接头采用蓝色外观（USB 2.0 Standard-A接口采用黑色外观），只是内部触点有变化，新的触点将会并排在目前4个触点的后方。引入扩频时脉技术，降低电磁辐射的逸散。
Intel发表的xHCI规范支持USB3.0的接口，且向下兼容USB 2.0的接口。Windows 8和后续的Windows操作系统都内建原生的USB 3.0支持。
电磁干扰
[编辑]USB使用差分信号进行数据传输，以USB 2.0为例，要达成480Mbps的传输率，那么其传输的差分信号运作频率须为240MHz，USB 3.0需要2.5GHz的差分信号频率方能达成5Gbps传输率。而为了降低高运作频率产生的电磁干扰，USB 3.0引入扩频，将原本集中在2.5GHz频率的能量，USB 3.0以2.5GHz为中心呈现正弦的绝对值分布，降低2.5GHz集中的能量，这样下次出现能量集中的地方为三次谐波7.5GHz（也因这样所以在USB 3.0线材规范中都有针对7.5GHz制定要求）。[2]
然而，2.5GHz的运作频率与ISM频段（2.412～2.462GHz）靠得太近，加上扩频时脉技术的缘故，原本单一的2.5GHz信号的能量会延展成从直流到数GHz的带宽干扰，令USB 3.0在运作时其电磁波信号的能量会覆盖ISM频段的信号，也无法使用滤波器过滤信号。因此同一电路板上USB 3.0无法与蓝牙、2.4GHz频段的WLAN在相邻不远的情况下一同运作，而USB论坛针对此一现象，也仅能要求制造商将电磁遮蔽做好，从USB插槽、线材、直到外接装置端都要做屏蔽接地的动作，尽量压低辐射出来的电磁波。[3][4]而实测表明USB 3.0与蓝牙、2.4GHz的WiFi装置在靠近的情况下，出现了断流、连线中断、传输性能明显下降等情况，而将USB 3.0的连接点做好遮蔽，或者将蓝牙、2.4GHz WiFi等装置使用延长线连接并远离USB 3.0装置，同时运作的干扰问题明显改善。[5]
USB 3.0与ISM频段的电磁兼容性问题，也间接令不少移动设备（如智能电话）等没有考虑对USB 3.0的支持，但也有一些智能电话支持USB 3.0（如三星Galaxy Note 3）。[6]
针脚定义
[编辑]| 针脚编号 | 颜色 | 信号 （Type A） |
信号 （Type B） |
|---|---|---|---|
| 1 | 红色 | VBUS | |
| 2 | 白色 | D− | |
| 3 | 绿色 | D+ | |
| 4 | 黑色 | GND | |
| 5 | 蓝色 | StdA_SSRX− | StdB_SSTX− |
| 6 | 黄色 | StdA_SSRX+ | StdB_SSTX+ |
| 7 | Shield | GND_DRAIN | |
| 8 | 紫色 | StdA_SSTX− | StdB_SSRX− |
| 9 | 橙色 | StdA_SSTX+ | StdB_SSRX+ |
| 针脚编号 | 信号 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | VBUS | POWER |
| 2 | D- | USB 2.0 DIFFERENTIAL PAIR |
| 3 | D+ | |
| 4 | GND | Ground for Power Return |
| 5 | StdB_SSTX- | Superspeed transmitter differential pair |
| 6 | StdB_SSTX+ | |
| 7 | GND_DRAIN | Ground for signal return |
| 8 | StdB_SSRX- | Superspeed receiver differential pair |
| 9 | StdB_SSRX+ | |
| 10 | DPWR | Power provided by device |
| 11 | DGND | Ground return to DPWR |
- USB 3.0硬件类型
-
USB 3.0 Standard-A -
USB 3.0 Standard-B -
USB 3.0 Standard-B插头 -
USB 3.0 Micro-B -
USB 3.0 Micro-B首五针与USB 2.0相同
USB 3.1
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USB 3.1 Gen 2×1（SuperSpeed+，官方全名：SuperSpeed USB 10 Gbps）是基于USB 3.0（USB 3.1 Gen 1×1）改良推出的USB连接接口的最新版本。2013年底，负责制定USB 3.0规范的组织USB 3.0 Promoter Group公布了下一代USB 3.1接口的标准规范。2014年4月，负责USB接口规范的USB开发者论坛（USB-IF）公布了USB 3.1连接接口设计图，包括Type-A、Type-B以及全新设计的Type-C[8][9][10][11][1]。
标准的Type-A是目前应用最广泛的USB接口，Type-B主要用于打印机和传真等装置，而Type-C用于更轻薄、更纤细的手持装置。2017年后推出的智能电话，其充电传输接口几乎都从之前的microUSB改为USB Type-C。
请注意，USB 3.1 Gen 2在2019年更名后的正确名称为USB 3.2 Gen 2×1，而USB 3.0则更名为USB 3.2 Gen 1×1。
| 版本 | 名称 | 带宽 | 编码 | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| USB 3.1 Gen 1 | SuperSpeed | 5 Gbit/s | 8b/10b | 与USB 3.0相同 |
| USB 3.1 Gen 2 | SuperSpeed+ | 10 Gbit/s | 128b/132b | 新标准 |
历史
[编辑]- 2013年底，负责制定USB 3.0规范的组织USB 3.0 Promoter Group公布下一代USB 3.1接口的标准规范。
- 2015年，USB开发者论坛协会公告：“USB 3.1更名为USB 3.1 Gen2，速度为10 Gbit/s (1250 MB/s)。这才是真的USB 3.1”。而USB 3.0更名为USB 3.1 Gen1。[13]
- 2019年，华硕推出ROG Phone II，成为全世界第一部支持USB 3.1 Gen2的手机。
与USB 3.0比较
[编辑]- 理论最高传输速度由USB 3.0的5 Gbit/s提升为10 Gbit/s
- 供电最大100W，电压和电流都会提高
- 新增Type-C接口，其插座和线材不会兼容原有Type-A / Type-B
- 降低编码损耗，将编码方式由8b/10b改为128b/132b，让编码损耗从原来3.0的20%降低为3%
- 虽然向下兼容USB 2.0/1.0，但如果要得到10Gb/s的传输速度仍需在主机、目标端同时具备对应的晶片才能达成
Type-C接口
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基于USB 3.1规范全新设计的USB Type-C，外观上最大特点在于其上下端完全一致，这意味着用户不必再区分USB正反面，两个方向都可以插入。
USB Type-C接口尺寸为8.3×2.5毫米，小于当前PC的USB接口，但大于许多手机采用的尺寸6.85×1.8毫米的micro-USB接口。至于电力传输规格，线材标准为5A，而连接器为3A。
Type-C由于不兼容现有的任何类型，因此需要额外设计转接装置。全球首套USB 3.1主控端与装置端原型，则由祥硕科技于2014年的USB-IF年会中发表，但因速度仅较USB 3.0快一倍（理论值，实际上不到一倍）。因此于2014年时，众多大厂仍以主流规格USB 3.0为主及装置端厂商也极少愿意跟进投入开发对应的USB3.1产品。[14]
USB Type-C还可集成DisplayPort[15]、USB Power Delivery、Thunderbolt。
USB 3.2
[编辑]USB 3.2是2017年7月25日USB开发者论坛（USB Implementers Forum）宣布基于USB 3.1改良推出的USB连接接口的最新版本，除了将传输速度从10Gbps倍增至20Gbps，也建议各装置统一采用Type-C型式端子为主。此外USB 3.2也能向下兼容于较旧的规范，无论是将USB 3.2装置插入旧端子，或是将旧装置插入USB 3.2端子，仍能以较低的速度正常运作。
| 版本 | 名称 | 带宽 | 编码 | 传输速率 | 模式 | 旧名称 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| USB 3.2 Gen 1×1 | SuperSpeed USB 5Gbps | 5 Gbit/s | 8b/10b | 0.5 GB/s | 单通道 | USB 3.0 USB 3.1 Gen 1 |
可简称USB 3.2 Gen 1 |
| USB 3.2 Gen 1×2 | 不适用 | 10 Gbit/s | 8b/10b | 1 GB/s | 双通道 | 新标准 | 只支持Type C |
| USB 3.2 Gen 2×1 | SuperSpeed USB 10Gbps | 10 Gbit/s | 128b/132b | 1.2 GB/s | 单通道 | USB 3.1 Gen 2 | 可简称USB 3.2 Gen 2 |
| USB 3.2 Gen 2×2 | SuperSpeed USB 20Gbps | 20 Gbit/s | 128b/132b | 2.4 GB/s | 双通道 | 新标准 | 只支持Type C |
规格与USB 3.1比较
[编辑]- 使用最新的Type-C传输线，并可向下兼容[16][17]。速度是USB 3.1 Gen2的两倍，允许两条10Gbps传输通道，所以传输速度达到20Gbps，但只能在Type-C传输在线产生效果（并非所有Type-C传输线都支持USB 3.2 Gen2x2，一些Type-C传输线只支持到USB 2.0，或只支持到USB 3.1 Gen2）。[18][19]
- 借鉴了PCI Express的通道（Lane）设计。USB 3.2 Gen2x2因为使用了两条通道的设计，必须使用Type-C传输线。
- 虽然向下兼容USB 2.0/1.0，但如果要得到20Gb/s的传输速度仍需在主机、目标端同时具备对应的晶片才能达成。
技术突破
[编辑]- USB 3.2成功于现有的USB Type-C传输线上实现双通道，但仍继续使用现有之SuperSpeed USB物理传输率及技术。[17]
新规
[编辑]2022年2月，USB-IF组织对USB的命名进行了重新调整，USB3.2一系列名称被废止，并改为以传输速率为标准的名称（480Mbps规格除外），并要求各厂商在在USB装置商上标注具体的传输速率以方便消费者。同时，该规定取消了原来10Gbps的传输速率档位和100W功率档位，并且USB-IF组织将不再对该两档位的新装置认证。[来源请求]
参考文献
[编辑]- ^ 1.0 1.1 johnpam (johnpam11). 改完又改USB 3.0/USB 3.1通通取消USB-IF更新命名規範全部納入「USB 3.2」 @ Johnpam just enjoy this beautiful life :: 痞客邦 ::. Johnpam just enjoy this beautiful life. [2019-03-09]. （原始内容存档于2020-06-03） （中文（台湾））.
- ^ USB 3.0 隱藏缺陷 2.4GHz 射頻干擾 ：原理、影響、解決一次看懂. techbang.com. 2013-12-17 [2018-10-06]. （原始内容存档于2021-04-18） （中文（台湾））.
- ^ USB 3.0* Radio Frequency Interference Impact on 2.4 GHz Wireless Devices (PDF), [2018-10-06], （原始内容存档 (PDF)于2017-06-11）
- ^ Lynn, Samara. Wireless Witch: The Truth About USB 3.0 and Wi-Fi Interference. PCMag.com. 2013-09-05 [2014-07-14]. （原始内容存档于2019-02-03）.
- ^ USB 3.0 隱藏缺陷 2.4GHz 射頻干擾 ：原理、影響、解決一次看懂 page 4. techbang.com. 2013-12-17 [2018-10-06]. （原始内容存档于2020-10-24） （中文（台湾））.
- ^ 手机厂商阉割Type-C接口的真相：影响手机信号！. [2018-10-06]. （原始内容存档于2021-02-24）.
- ^ 7.0 7.1 USB 3.0 Interface Bus, Cable Diagram. [2013-12-05]. （原始内容存档于2021-03-29）. 100806 interfacebus.com
- ^ 8.0 8.1 正反皆可插，USB 3.1 Type-C樣式出爐. [2015-02-02]. （原始内容存档于2021-04-19）.
- ^ USB 3.1規格速度10Gbps、100W供電業界推出全新USB Type C介面標準規范. HKEPC. [2013-12-05]. （原始内容存档于2020-06-03）.
- ^ 10.0 10.1 USB 3.1 SuperSpeed standard finalised. bit-tech. [2015-02-02]. （原始内容存档于2017-01-13）.
- ^ 11.0 11.1 Render offers an early look at the new reversible USB Type-C cable. TNW. [2015-02-02]. （原始内容存档于2020-06-03）.
- ^ USB 3.1規格速度10Gbps、100W供電業界推出全新USB Type C介面標準規範. HKEPC. [2013-12-05]. （原始内容存档于2020-06-03）.
- ^ USB 3.1 Specification Language Usage Guidelines from USB-IF (PDF). usb.org. [2023-04-17]. （原始内容存档 (PDF)于2023-04-17） （英语）.
USB 3.1 Gen 1 and USB 3.0 terms are synonymous
- ^ USB 3.1市場下半年起飛. 苹果日报. [2019-06-01]. （原始内容存档于2017-07-28）.
- ^ 存档副本. [2019-06-01]. （原始内容存档于2021-04-10）.
- ^ USB.org - Documents. www.usb.org. [2017-10-19]. （原始内容存档于2012-06-01）.
- ^ 17.0 17.1 USB 3.2正式公布：飆速！. XFastest News. [2017-10-22]. （原始内容存档于2017-10-31） （中文（台湾））.
- ^ USB 3.2 is the latest USB-C specification, because there weren’t enough already. The Verge. [2017-12-19]. （原始内容存档于2021-11-18）.
- ^ USB 3.0‧3.1 再度易名！全部統稱 USB 3.2 亂上加亂 - ezone.hk - 科技焦點 - 電腦. ezone.hk 即时科技生活. [2020-04-22]. （原始内容存档于2020-06-03）.
