2020年8月11日更新至V1.3版本-添加了SSTX/SSRX的一些细节

USB是一种设计非常成功的通用接口。 协议、物理接口和附加功能有了巨大的增长。 不过，官方对USB IF的描述稍显混乱。 对目前常用的接口进行简单说明。

USB接口的物理形式有很多种，其中一些是罕见的或非标准的接口。 这次我不会谈论他们。 这次我们主要讲解一些我们常见的USB接口。

章节目录：

第 1 章 - 物理接口

1.1 - USB A 型

1.1.1 - USB Type-A 的结构

1.2 -

1.2.1 - 结构

1.3 - USB-A/高速接口

1.4 - USB Type-C

第 2 章 - 传输接口版本

2.1 - 简介：令人困惑的命名

2.2-USB 2.0简析

2.3-USB 3.2简析

2.3.1 - USB 3.0 / 3.1 / 3.2 有什么区别？

2.3.2 - 喜欢还是讨厌，USB 3.2与WIFI和移动网络之间的冲突

第三章——全文总结

第 1 章 - 物理接口

图片引用自网络

1.1 - USB A 型

USB Type-A 也可称为 USB-A。 相信这个界面大家都会很熟悉。 直到现在，很多PC、PC外设、手机充电器等仍然使用这种接口，也就是目前最流行的USB接口。 USB-A也分为公座和母座。 常见的USB-A数据线的A端是公插座，而充电器是母插座。 这是不言而喻的。

USB-A 定义

1.1.1 - USB Type-A 的结构

USB-A公座设计有上下4个凹口，与母座的4个突出弹片配合固定。 因此，经过多次拔插的USB-A公座上会出现明显的划痕。

1.2 -

由于USB-A体积比较大，对于一些便携式或者较小的设备不太友好。 因需要而生。 引脚定义与各类USB相似，但多了一个引脚，专为ID空白而设计。 而且正如刚才提到的，更多地用在一些手机（现在已经全面转用USB-C接口）和各类USB小型设备（比如USB风扇）上。 由于目前成本低廉，大量单价较低的USB设备仍然选择这种USB接口。

两侧都有带扣弹簧片1.2.1。

用两个凸出的小卡口与母座上的空心位置卡合。 由于卡扣采用类似弹簧的形式，在反复拔插后，当卡扣恢复范围越来越小时，固定性能也会越来越小。 更糟糕的是。 最终会导致接口卡不紧，导致接触不良，甚至接口脱落。

1.3 - USB-A/高速接口

USB 2.0 / 3.2 引脚定义

由于USB-A诞生时并没有考虑到高速数据传输。 当USB 3.0推出时（现已更名为USB 3.2 Gen 1，下文将以此术语来描述），原来的硬件设计无法满足这个条件。 最后，USB IF推出了新的USB-A设计，内部增加了一组SSTX/SSRX，共4条线，用于高速数据传输。 并加了一个GND进行屏蔽。 此时USB-A也可以进行高速数据传输。

另一方面，接口设计没有像USB-A那样有足够的内部空间，不可能在里面塞入更多的Pin。 那时，USB-C接口还不存在。 为了让小型USB设备支持USB 3.2的传输速度，需要改变设计结构。 USB IF决定在原来的外形侧面增加一个结构设计，内部增加了5个Pin（Pin定义与USB 3.2 Type-A一致）。 这支持 USB 3.2 Gen 2 传输速度。 目前移动硬盘的传输接口占大多数。

PS：USB 3.2 Gen 1/Gen 2 的引脚定义相同。 但Gen 2具有更高的传输速度和更高的材料要求。 USB 3.2 Gen 2 Type A 接口集成在较新的 PC 芯片组上。

P.S2：高速接口的设计工艺要求比较高，良品率比较低，应用场景较少（主要是接口的结构设计不太合理）。 当USB-C的成本下降时，相信这个接口很快就会被淘汰。

P.S3：按理来说，高速接口应该也能跑到USB 3.2 Gen 2的传输速度，但当Gen 2普及时，USB-C就已经打上支持的旗号了。 基本上没有人将这个接口用于 USB 3.2 Gen 2 设备。

1.4 - USB Type-C

USB Type-C，也称为 USB-C。 它是USB接口中最新的物理接口。 虽然体积不小，但功能和性能却大大提升。 并且增加了前后盲插功能，更加人性化。 智能手机的彻底淘汰也证明了USB-C设计的力量。 USB-C的设计考虑到了很多未来的发展方向，各种性能的改进也增强了一些功能内容。 由此，USB从过去只有4-10Pin增加到最大24Pin（全公插针为22Pin）。 为了统一所有设备，USB-C的设计非常先进，是目前性能和功能最强的USB接口。

简单总结一下USB-C的特点：

1-基线设计电流3A，配合USB PD协议，供电性能可达100W；

2-前后盲插设计，更加人性化；

3 - 传输速度高达（仅）；

4-支持DP，可为显示器提供高清视频、音频信号输出；

5 - 通过引脚/的选择可以实现不同的功能。

USB 2.0设计的USB Type-C去掉了两组SSTX和SSRX。 来源是USB IF的技术文档。

USB Type-C全Pin设计，来源为USB IF的技术文档

引脚简析：

4组VBUS（占用4Pin） GND（占用4Pin） - 由于USB IF设计USB-C的初衷是为了解决一个接口所有设备的问题，所以智能手机以外的一些便携式设备的充电需求已经满足已被考虑。 配合USB PD协议，支持高达100W的功率输出。 由于PD功能输出高达5A，之前物理接口上只有1Pin的VBUS不适合传输大功率。 因此，USB-C型接口增加为4Pin VBUS，以实现更大的电流传输，并且在线材设计方面。 线体内仍然只有一根VBus用于供电（但粗了很多）。

2组SSTX和SSRX（占用8Pin）——USB-C在最初设计时就已经支持USB高速数据传输，并且相比传统USB接口，多了1个SSTX和1个SSRX，2个SSTX和SSRX组成一个一组全双工差分信号。 USB-C上的SSTX/SSRX可用作USB 3.2&4、PCI-E（3&4、USB 4）、Port（即DP ALT Mode，USB IF部分仅在USB 3.X中使用，其工作原理USB 4.0 的定义发生了变化。

在最新的USB 3.2 Gen 2规范中，可以同时传输2组SSTX和SSRX（总共4组），使得传输速度高达3.2，定义为3.2下的PCI-E。这是一个速度这是USB-A、3.0无法实现的。 由于USB-C可以传输DP，USB显示器是最大的受益者。

D+/D - （母座设计有两组占 4 Pin，公座只有一侧一组，即 2 Pin，其余 2 Pin 悬空） - D+/D - 不用可以说，目前所使用的USB 2.0传输就靠它了。 由于只需一套，且正反均可插，因此公插座仅设计为一侧。

CC / VCONN（2组，前后各1个，共2个Pin）——CC Pin是USB-C新定义的引脚之一，主要负责协议通信。 VCONN也是新的Pin之一，主要提供USB-C内部的供电。

SBU（2组，前后各1个，共2个引脚）——USB-C上的一个新引脚。 SBU将用于交替模式（Mode）和音频适配器附件模式（Audio Mode）。 例如，在DP Alt模式下，SBU将用于AUX音频传输。

RTX20系列显卡充分利用了USB-C的新特性。 使用 USB-C 为 VR 头戴式显示器供电并传输视频和音频。

考虑到USB-C的性能和功能有了很大的提升，对线材的要求也会相应提高。 但问题来了，如何判断这根线材的好坏。 为此，USB IF增加了一个芯片（类似于Apple接口上的芯片）来定义各种工作模式。 目前，该规则仅适用于 USB-C 至 C 电缆。 A 到 C 线只有长度和电流限制。

USB-C应用规范的设计规范，来源于USB IF技术文档

从上表可以看出，只有一种情况不需要添加USB-C to C线材，那就是运行USB2.0+3A电流或以下的线材。 这种线材通常用在一些60W以内的手机、笔记本电脑上。 相对价格也比较便宜。 并想支持USB 3.2或5A大电流？ 然后必须添加更多芯片。 芯片的种类也有很多种。 要看数据线用在什么应用场景，而且芯片也不便宜。

PS：USB IF将此接口称为USB Type-C或USB-C。 所有不包括 USB 但涉及 Type-C 接口的表述都是错误（而且是非常低级的错误）。 Type-C是什么意思？ 相信不用翻译你也能明白吧？

Apple USB-C to 使用的高品质一体式 USB-C 公头连接器 - 图片引自充电头网

普通冲压铆接 USB-C 接头

USB-C 有多种类型。 在同一级别下，一体式USB-C头的可靠性会高于冲压铆接头。 铆接头一侧有明显的铆接线，从产品图片中可以观察到。 目前高品质的数据线基本都采用一体式模压头，但也有少数冲压、铆接头技术也很好。 我只能说，一分钱一分货。 当然，上图中苹果异常规格的可靠性已经超越了很多厂商，而且价格也非常吓人。

USB物理接口参数汇总第2章-传输接口版本2.1-前言：易混淆的命名方法

USB接口传输版本规格及消费者营销名称

USB IF使消费者更容易了解每个USB版本的性能。 特意重新组织了新的命名方法。 因此，同一规格的USB接口有多个名称。 例如，USB 3.0 有多个名称。 USB 3.0/USB 3.1 第 1 代/USB 3.2 第 1 代/USB 3.2 第 1 代×1。 看不懂也没关系，记住各个版本的传输速度就可以了。

USB IF推出官方语言使用指南

不过，根据一些官方USB IF LOGO使用指南文档，USB 3.2 Gen 2×2 LOGO尚未设计出来。 +之类的定义在营销中并不用于沟通，但很多媒体似乎都使用技术文档的术语来沟通？ 似乎没有人认真看过官方的定义。

2.2-USB 2.0简析

USB 2.0 徽标

由于 USB 1.0/1.1 在当今的设备上很少见。 这里简单说一下我们常见的USB 2.0。 USB 2.0 有三种类型：低速（USB 1.0，销售为 Basic-Speed）、全速（USB 1.1，销售为 Basic-Speed）和高速（销售为 Hi-Speed） ）。 规格。 其中High-Speed是USB 2.0的最高传输规格，可以折回60MB/s。 虽然说有60MB/s，但实际使用中，30-40MB/s左右已经是极限了。 随着硬盘达到T级，一部1080P电影达到几GB，这个传输速率确实不够用。

USB2.0的双总线系统架构使得USB2.0向下兼容。 来源是USB IF的技术文档。 2.3-USB 3.2简析

USB 3.2 Gen 2×2 似乎没有官方标志。 我会先尝试找到 USB 3.2 Gen 2 徽标。

最新的USB 3.2最大的特点就是双通道传输功能，从而实现高速传输。 继USB 3.0/3.1之后，USB 3.2标准规范也于2017年9月发布。根据USB IF惯例，USB 3.0/3.1将升级为USB 3.2。

USB 3.2 每个版本的开发术语。 出乎意料的是，USB 3.2 Gen 2×2在开发术语中仍然被归类为+。

之前的规范只能使用一组SSTX和SSRX，并且只能达到最大速度。 USB3.2同时使用两组SSTX和SSRX，最大速度有所提高。 由于过去的USB-A和USB-B最多只有一组SSTX和SSRX，因此USB 3.2 Gen 1×2和USB 3.2 Gen 2×2只能由USB-C支持。

2.3.1 - USB 3.0 / 3.1 / 3.2 有什么区别？

USB 3.2 Gen 1x1：采用8b/10b编码，单通道5Gbps数据速率； （实际上是USB3.0/USB3.1 Gen 1改名的，营销名称是USB 3.2 Gen 1/USB）

USB 3.2 Gen 1x2：采用8b/10b编码，双通道数据速率； （USB3.1 Gen 1双通道模式，该模式不在官方语言使用指南中，是备份模式吗？）

USB 3.2 Gen 2x1：采用128b/132b编码，相比8b/10b编码20%的损耗降低至3%，单通道数据速率； （实际上是USB3.1 Gen 2改名的，营销名称是USB 3.2 Gen 2/USB）

USB 3.2 Gen 2x2：采用128b/132b编码，相比8b/10b编码20%的损耗减少到3%，双通道数据速率。

USB 3.2与现有线缆兼容，支持SSTX和SSRX之间的无缝切换。 不过，支持USB 3.2的设备很少，而且可以与之配对的配件也非常昂贵。 （一根支持USB 3.2 Gen 2的USB-C to C数据线要几十块钱，一根完美支持数据传输、5A电流的数据线就更贵了）。

2.3.2 - 喜欢还是讨厌，USB 3.2与WIFI和移动网络之间的冲突

USB 3.2和手机WIFI及信号都存在频段冲突。 需要减少USB高速传输的影响。

1：加强电线和接口的屏蔽

2：增加彼此之间的距离

3：降低USB 3.2的传输速度

4：将无线频段更改为5GHz

因此，很多手机在日常使用中仍然使用USB 2.0。 有些手机采用USB 3.2作为选项供用户选择，强化电线和手机使用的材料，或者降低速度限制以减少噪音的产生。 由于智能路由器的USB 3.2距离天线比较近，所以还增加了USB 3.2兼容模式，也就是降低USB 3.2的速度。

INTEL官方文档第三章USB高速传输对2.4GHz Wifi的影响-全文总结

那么，这就是USB各个版本的简要分析。 USB-C实际上增加了一项非常重要的新技术：USB Power。 这项技术是让USB支持高达100W输出的关键。 最后，我们总结一下本文强调的要点：

1：规格、营销术语和开发者术语相关但又相互独立，因此一个速度规格有多个术语；

2：Low-Speed和Full-Speed的市场术语统一为Basic-Speed USB；

3：USB 3.2 5Gbps//的营销术语分别为USB/USB/USB；

4：USB-C是统一的未来，其硬件设计完全超越之前的USB接口；

5：电源性能与版本号无关，只与接口和协议有关；

6：USB 3.0/3.1已更名，并且没有多少人知道更名的事情；

7：USB 3.2的普及还需要时间，目前支持完整设备的设备很少。

作者后记：

我根据一些初步知识编写了最初的第一个版本。 没想到，当我去USB IF查找相关技术文档确认细节时，却发现做了一堆乱七八糟的改动。 USB IF技术文档中的名称一次一个。 他们不断地改变名字，而且很可能无法弄清楚名字之间的逻辑。

文章本来是一天写的，最后还是需要翻译技术文档，复习一下才能理解。 为了本文的严谨性，作者做了4次重大修改。 由于USB IF的规格和命名变化比较混乱，媒体上介绍相关内容的文章较多，存在不同程度的错误。 好吧，这都是USB IF的错！

让我感到愤慨的是：除了笔者之外，相信还有很多人想把USB IF一棍子打死……