在科技领域近二十年发展中，USB承担着举足轻重的作用，比如在传输数据和电量方面，很大程度上影响着我们的生活，加之USB Type-C技术的普及，再一次将USB推上了风口浪尖。为此，本文侧重介绍USB基本工作原理、发展历程，以及USB3.1与Type C的一些特点，希望对读者有些帮助。

  USB工作原理

  USB是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯，USB接口即插即用和热插拔功能，接口可连接127种外设，如鼠标和键盘等。USB是在1994年底由英特尔等多家公司联合在1996年推出后，已成功替代串口和并口，已成为当今电脑与大量智能设备的必配接口。

  USB发展历程

  USB 1.0

  USB 1.0是在1996年出现的，速度只有1.5Mb/s，1998年升级为USB 1.1，速度也大大提升到12Mb/s，在部分旧设备上还能看到这种标准的接口。USB1.1是较为普遍的USB规范，其高速方式的传输速率为12Mbps，低速方式的传输速率为1.5Mbps，b/s 一般表示位传输速度，bps 表示位传输速率，数值上相等。B/s与b/s，BPS与bps不能混淆。

  USB 2.0

  USB2.0规范是由USB1.1规范演变而来的，传输速率达到了480Mbps，折算为MB为60MB/s，足以满足大多数外设的速率要求。USB 2.0中的“增强主机控制器接口”定义了一个与USB 1.1相兼容的架构，可以用USB 2.0的驱动程序驱动USB 1.1设备。也就是说，所有支持USB 1.1的设备都可以直接在USB 2.0的接口上使用而不必担心兼容性问题，而且像USB 线、插头等等附件也都可以直接使用。

  对于工程师来说，开发USB2.0 接口产品主要障碍在于：要面对复杂的USB2.0协议、自己编写USB设备的驱动程序、熟悉单片机的编程。这不仅要求有相当的VC编程经验、还能够编写 USB接口的硬件程序，所以大多数人放弃了自己开发USB产品。

  USB 3.0

  由Intel、微软、惠普、德州仪器、NEC、ST-NXP等业界巨头组成的USB 3.0Promoter Group，该组织负责制定的新一代USB 3.0标准。USB 3.0的理论速度为5.0Gb/s，其实只能达到理论值的5成，那也是接近于USB 2.0的10倍了。USB3.0的物理层采用8b/10b编码方式，这样算下来的理论速度也就4Gb/s，实际速度还要扣除协议开销，在4Gb/s基础上要再少点。可广泛用于PC外围设备和产品。

  USB 3.0在实际设备应用中将被称为“USB SuperSpeed”，顺应此前的USB 1.1 FullSpeed和USB 2.0 HighSpeed。

  下一代的Type-C USB接口，可支持正反两面插，并且传输数据信号强，但目前生产商有限。

  USB 3.1

  USB 3.1规范在2013年发布，分为Gen 1和Gen 2两个版本。实际上Gen 1版本只是USB 3.0的一个马甲（理论最高仍然是5Gbps，并无改变），但仍有Type-C的USB 3.1 Gen 1销售，也就相当于USB 3.0 Type-C。USB 3.1仍保留了Type-A版本。USB 3.1有很大改变，不仅Gen 2版本可以提供两倍于 USB 3.0 的传输速度，而且同时发布的Type-C接口使用了防呆设计，支持正、反插，但USB 3.1不向下支持，需要使用转接头。

  2013年12月，USB 3.0推广团队已经公布了下一代 USB Type-C 的渲染图，随后在2014年8月开始已经准备好进行大规模量产。新版接口的亮点在于更加纤薄的设计、更快的传输速度以及更强悍的电力传输。Type-C双面可插接口最大的特点是支持USB接口双面插入，正式解决了“USB永远插不准”的世界性难题，正反面随便插，同时与它配套使用的USB数据线也必须更细和更轻便。

  USB 3.1和USB Type-C不是一个概念

  有些人一定已经注意到了，有时USB 3.1和USB Type-C这两个词在某些场合下是可以互换的，这就导致了许多人对这两个概念之间的界限比较模糊。简单的说，USB 3.1是一个行业标准，同时也是目前标准的修订号，这是一项技术标准，并不是物理产品。但是USB Type-C则是一种新型的连接器，有Type-C插头和Type-C插座组成。

  更重要的是，虽然USB Type-C是基于USB 3.1进行设计，但是并不意味着使用这种连接方式的设备支持USB 3.1标准。比如诺基亚N1平板，尽管同样使用了USB Type-C插头，但是依然还是USB 2.0设备。同样的概念也适用于OnePlus 2智能手机。

  与此同时，对于使用USB 3.0 Type-A接口的设备来说，这种以蓝色为标志的接口经常出现在笔记本电脑和台式机上，却兼容USB 3.1标准。所以这么做有什么意义呢？为什么有些设备使用了不兼容USB 3.1标准的USB Type-C接口呢？没错，就是为了方便。

  总的来说USB Type-C具有以下特点：

  1.最大数据传输速度达到10Gbit/秒，也是USB 3.1的标准；

  2.Type-C接口插座端的尺寸约为8.3mm×2.5mm纤薄设计；

  3.支持从正反两面均可插入的“正反插”功能，可承受1万次反复插拔；

  4.配备Type-C连接器的标准规格连接线可通过3A电流，同时还支持超出现有USB供电能力的“USB PD”，可以提供最大100W 的电力。

  USB Type-C将成为USB连接的主导

  USB Type-C插头和接口可以支持USB 3.1高速连接，可以在显示端口中传送4K标准信号、并且承担100w的电源，并且这一切都在同一时间完成，只要满足所有技术标准就可以。由于目前来看 USB Type-C将不会过时，因此未来将很有可能成为USB连接的主导形式。

  目前，一些厂商和产品已经开始有所行动。比如苹果的MacBook就是用了Type-C单接口设计，可以用来充电、传输数据以及视频输出等多个功能；谷歌的Chromebook Pixel也配备了两个USB Type-C接口，并且实现相同的作用。

  不过，USB Type-C的逐渐普及将导致目前大量的现有USB数据线缆失去作用，因为它们并不兼容USB Type-C。我们无法将microUSB插入到USB Type-C接口中，不过相比于USB Type-C带来的更多优势，淘汰旧有的一批连接标准也是大势所趋。

  总结：在未来一段时间内，设备兼容性尚存在一定问题，在USB Type-C接口普及之前，用户还需要使用各种转换设备进行接口转换才能够顺利使用。例如 USB-C to USB Adapter 转换器，USB-C Digital AV Multiport Adapter（HDMI转换器）， 电源方面，还需要USB-C 电源适配器。