USB 3.0基础知识 - 通信/网络 - 电子工程师俱乐部

2dmin

USB 3.0是什么？

USB 3.0是最新的USB规范，该规范由Intel等大公司发起。目前，USB 2.0已经得到了PC厂商普遍认可，接口更成为了硬件厂商接口必备，看看家里常用的主板就清楚了。

随着硬件设备的不断发展进步，更高的传输速度和更大的带宽越来越被人们所重视。每秒2、300M的传输速度将会越来越难以让人们安于现状了。2007 年，Intel在IDF上把SuperSpeed USB作为了一项重要的话题拿出来展示。到了2008年11月17日，USB 3.0标准才算是正式完成并公开发布。


<ignore_js_op>





2010-7-2 14:16:47 上传
下载附件 (41.05 KB)




</ignore_js_op>

USB 3.0接口尺寸标准

同时新的USB执行组织（USB Implementers Forum，USB-IF)也正式开始接管和运作该规范，公布了详细的技术文档，以便业界的硬件厂商们能够依此来研发USB 3.0相关的产品。

USB 3.0简要规范如下：

  ·提供了更高的每秒4.8Gb传输速度
  ·对需要更大电力支持的设备提供了更好的支撑，最大化了总线的电力供应
  ·增加了新的电源管理职能
  ·全双工数据通信，提供了更快的传输速度
  ·向下兼容USB 2.0设备

比USB 2.0快多少？

USB 2.0为各式各样的设备以及应用提供了充足的带宽，但是，随着高清视频、TB（1000GB）级存储设备、高达千万像素数码相机、大容量的手机以及便携媒体播放器的出现，更高的带宽和传输速度就成为了必须。

每秒480Mb的传输速度可能都已经不算快了，更何况目前没有哪个USB 2.0设备能够达到这个理论上的最高限速。在实际应用中，能够达到每秒320Mb的平均速度就已经很不错了。

同样，其实USB 3.0同样达不到4.8Gb的理论值，但，哪怕只能达到理论值的5成，那也是接近于USB 2.0的10倍了。

USB 3.0是如何做到这么快的？

USB 3.0之所以有“超速”的表现，完全得益于技术的改进。相比目前的USB 2.0接口，USB 3.0增加了更多并行模式的物理总线。

读者朋友可以拿起你身边的一根USB线，看看接口部分。在原有4线结构（电源，地线，2对数据）的基础上，USB 3.0再增加了4条线路，用于接收和传输信号。因此不管是线缆内还是接口上，总共有8条线路。如下图：


<ignore_js_op>





2010-7-2 14:16:18 上传
下载附件 (45.11 KB)




</ignore_js_op>

USB 3.0规范数据传输线缆内部结构


<ignore_js_op>





2010-7-2 14:15:57 上传
下载附件 (22.14 KB)




</ignore_js_op>

USB 3.0线缆实物照片

正是额外增加的4条（2对）线路提供了“SuperSpeed USB”所需带宽的支持，得以实现“超速”。显然在USB 2.0上的2条（1对）线路，是不够用的。

此外，在信号传输的方法上仍然采用主机控制的方式，不过改为了异步传输。USB 3.0利用了双向数据传输模式，而不再是USB 2.0时代的半双工模式。简单说，数据只需要着一个方向流动就可以了，简化了等待引起的时间消耗。

其实USB 3.0并没有采取什么我们鲜有听闻的高深技术，却在理论上提升了10倍的带宽。也因此更具亲和力和友好性，一旦SuperSpeed USB产品问世，可以让更多的人轻松接受并且做出更出色的定制化产品。

USB 3.0还有哪些更先进的地方？

“SuperSpeed USB”改进远不止在传输速率方面的提升。在USB 3.0中，设备和电脑主机之间如何更加融洽的配合，也被当作了一项重点研究的方向。在继承USB 2.0核心架构的基础上，如何利用双总线模式的优势，如何让用户能够直接的体验到USB 3.0比USB 2.0的先进，成为了重点：

·需要时能提供更多电力

USB 3.0能够提供50%—80%更多的电力支持那些需要更多电能驱动的设备，而那些通过USB来充电的设备，则预示着能够更快的完成充电。

新Powered-B接口由额外的2条线路组成，提供了高达1000毫安的电力支持。完全可以驱动无线USB适配器，而摆脱了传统USB适配器靠线缆连接的必要。通常有线USB设备需要连接到集线器或者是电脑本身上，而高电能支持下，就不需要在有“线”存在了。

·不需要时就自动减少耗电

转换到USB 3.0，功耗也是要考虑的很重要的一个问题，因此有效的电源管理就很必要，可以保证设备的空闲的时候减少电力消耗。

大量的数据流传输需要更快的性能支持，同时传输的时候，空闲时设备可以转入到低功耗状态。甚至可以空下来去接收其他的指令，完成其他动作。

其实，在USB 3.0中也并不是所有的东西都更新换代了，比如线缆的长度。当在某些应用中需要尽可能高的吞吐量的时候，往往线缆依旧会成为瓶颈。虽然在USB 3.0规范中，没有明确指定USB线缆有多长，但是电缆材质和信号质量还是影响了传输的效果。因此在传输数百兆大数据流的时候，线缆长度最好不要超过3 米。

另外，一些支持“SuperSpeed USB”的硬件产品，例如集线器（hub）可能要比USB 2.0的贵很多，这就像是现在主动供电集线器和被动供电的一个道理。因为一个真正意义上的“SuperSpeed hub”应该具备2类接口，一个用来扮演真正“SuperSpeed hub”的角色，另外一个则要扮演普通高速hub的角色。

网络上现在有一些非官方的言论谈到了USB 3.0可以使用光纤，其实这正是USB规范组织正在考虑的问题，也许会在下一个修正版本中推出，也许会让一些有能力的第三方公司来尝试一下。