USB3.0/2.0高速接口基础信息对比

文摘   2024-10-20 10:00   上海  

在如今的日常生活中,电子产品可谓是离不开的,手机、笔记本,PAD、打印机等等小的电子成品上,USB也是随处可见的,它的应用的广泛性在当今社会中真是无处不在。当然这些也是Intel与Microsoft在IT产业的重大影响力,非常令人敬佩。

传输方式方面进行了一定的改革,由原来的并列传输方式转化为更加高速的串行传输方式。正是为了应对这些新的技术和规格的挑战和发展的需求,USB3.0规格和Sata 6.0Gbps规格也逐渐的推出,个人计算机与笔记本电脑也陆续用了与他们相关的产品,当然随着这些技术的不断推进和更新,Gigabit Ethernet和高速Serial Link技术也陆续问世,成为推动计算机市场不断发展的主导因素。

现有的USB产品通过特殊的USB连接器,通过在USB产品前设置特殊的USB连接器,通过连接USB连接器和USB端口。科学技术不断发展,USB规范技术也是逐渐从USB2.0发展到了现在的USB3.0。

作为最新的USB规范的USB3.0,主要是由Intel等比较大的公司提出的,它不仅仅具有后向的兼容标注,传统USB的简便性和即插即用功能在它身上也有所体现。推出比当前快10倍连接水平的产品是该技术的主要目标。构架方面是采用类似于有线USB的构架,这种构架既可对USB3.0规范进行优化使其耗能低、效率高之外,USB3.0的向后兼容性和支持未来光纤传输方面也起到重大作用。

USB总线及其物理结构

USB的英文缩写是Universal Serial Bus,也就是"通用串行总线"的意思。这是在PC领域经常使用到的一种接口技术,而不是新发现的总线技术。1994年底,微软、IBM、康柏、英特尔等公司一起提出了USB这一技术。

USB1.0和USB2.0是当今主板中应用最为广泛的,各个USB版本之间的兼容性也非常好。USB的标准插头是4针的,借助菊花链形式来连接所有的外部设备,最多能够有127个外设,同时宽带也不会被损失。USB要正常工作,离不开操作系统、主机硬件和外部设备H个部分的协同作用。借助专门的USB连机线USB接口能够实现两个机器之间的互相连接,并且在Hub的支持下能够拓展出更多的接口。USB主机和USB设备通过USB互相连接,形成星型物理连接结构。在星型结构的中屯、是网络集线器,每个点通过线段连接。主机、集线器、功能部件之间的互相连接,其拓扑结构如下图所示。    

USB这一技术有很多优点,速度很快,USB1.1的传输速度是12Mbps,而USB2.0可以达到480Mbps。使用起来也非常方便,支持热插拔,灵活的连接,能够独立供电。我们常用的鼠标、键盘及移动硬盘等几乎所有的外部设备,都可以通过USB接口进行连接。一种如图所示的四线电绳是USB传送信号和电源的媒介,这四根线分别是电源线(VBUS),地线(GND),传输差分信号线(D+,D-)。

USB自身就携带电源,可以提供+5V/500mA的电压,一些功耗较低的USB设备就可使用其自身携带的电源,比如U盘、移动硬盘、鼠标及键盘等。但是对于那些功耗比较高的外部设备,就要自己另带电源,比如说打印机,扫描仪等。    

USB2.0是当今应用最广泛的接口,下面让我们来了解一下它的物理结构,如图所示。USB可在三种速率模式下面工作,它的传输速度和总线长度之间是有一定的要求的。高速(480Mbps)模式下传输的USB总线,它最长不能超过5米,而低速(1.5Mbps)模式下传输的总线也不能超过2米,还有一种模式是全速(12Mbps)模式,介于高速和低速之间。对于高速传输的总线,外表有一层屏蔽体,以保证它的高速传输。

USB3.0与USB2.0的比较

USB3.0核心架构经过大改造,高达5Gbps频宽,传输速度比USB2.0快10倍,拿来传一部50GB的蓝光影片,只要6分钟就可以传完,不但大大节省传输时间,而且还更省电。

下面结合USB3.0与USB2.0对比表,从数据率、数据接口、电缆信号数以及总线事务协议等几个方面,进行USB3.0与USB2.0对比介绍。USB3.0与USB2.0对比表如表所示。    

USB3.0架构

在进行USB3.0架构的介绍中,USB3.0的双线总架构是较为重要的一部分,其架构示意图如图所示。    

在拓扑结构和分层结构方面,USB3。0和USB2.0是完全相同的,但是在架构方面却进行了全面升级和增强,从而大大提升了传输频宽。尤其是在传输线方面,USB2.0是单向双

通讯协议层的任务可能比较单一,主要控制数据封包的交换传送,掌管主控端和外部设备之间的传输规则。在数据传输编码方式方面,USB3.0采用了一种比较独特的8b/10b编码方式,并将通讯和时脉信号一并处理。8bit与10bit讯号解编码处理工作是有实体层来负责的,它将讯号传递到连接层,并且有效阻止了电磁干扰对高速通道的影响。超速总线是一个分层的通讯结构,如图所示。    

超速总线是USB3.0架构的一部分。USB3.0的实体层架构中,通过设计USB3.0与2.0两个汇流排,从而保证USB3.0可兼容低版本装置,保证了USB的兼容性。USB3.0架构实际是USB2.0架构的设计延续,在此基础上加入新的功能,从而保证USB3.0可与其他的USB规范装置兼容,这种设计方式可大大降低设计难度,缩短开发时间,并可保证USB3.0可以高速运转。    


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