通用串行總線(xiàn)USBUSB作為一種通用串行總線(xiàn)，已成為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中不可或缺的一部分，連接著各種外圍設(shè)備，為數(shù)據(jù)傳輸、供電和管理提供了便捷高效的解決方案。USB簡(jiǎn)介USB（UniversalSerialBus，通用串行總線(xiàn)）是一種串行總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，由英特爾、微軟、康柏、IBM、NEC和北電網(wǎng)絡(luò)等公司于1994年聯(lián)合制定。USB是一種面向外部設(shè)備的總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，它定義了連接設(shè)備和主機(jī)之間的通信協(xié)議和電氣接口。USB提供了比串行口、并行口和游戲端口等接口更高的傳輸速度，以及更強(qiáng)的熱插拔能力。USB的歷史發(fā)展11994USB1.0發(fā)布21998USB1.1發(fā)布32000USB2.0發(fā)布42008USB3.0發(fā)布52013USB3.1發(fā)布62014USBType-C發(fā)布USB協(xié)議架構(gòu)1物理層定義了電氣接口和信號(hào)規(guī)范2數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)幀的傳輸和錯(cuò)誤檢測(cè)3傳輸層提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂坪凸芾砉δ?應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)與不同設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)交互USB接口類(lèi)型Type-A最常見(jiàn)的USB接口類(lèi)型，廣泛應(yīng)用于電腦、外設(shè)等Type-B主要用于打印機(jī)、掃描儀等外設(shè)Micro-USB體積小巧，廣泛應(yīng)用于手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)設(shè)備USBType-C最新的USB接口類(lèi)型，支持正反插、更高傳輸速度和更大功率USB插拔功能1USB接口支持熱插拔，即在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中插入或拔出USB設(shè)備，無(wú)需重啟系統(tǒng)2USB設(shè)備插入后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)識(shí)別并安裝驅(qū)動(dòng)程序，完成設(shè)備初始化3USB設(shè)備拔出后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)卸載驅(qū)動(dòng)程序，釋放設(shè)備資源USB供電特性USB接口提供標(biāo)準(zhǔn)供電電壓為5V，電流可根據(jù)不同設(shè)備規(guī)格進(jìn)行調(diào)整USB供電分為兩種類(lèi)型：自供電和總線(xiàn)供電，自供電設(shè)備自身提供電源，總線(xiàn)供電設(shè)備由USB接口供電USB連接拓?fù)銾SB總線(xiàn)采用總線(xiàn)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由一個(gè)主機(jī)控制器控制多個(gè)外設(shè)主機(jī)控制器通過(guò)總線(xiàn)連接多個(gè)USB集線(xiàn)器USB集線(xiàn)器進(jìn)一步擴(kuò)展連接更多的USB設(shè)備USB數(shù)據(jù)傳輸模式1234控制傳輸用于配置和控制設(shè)備塊傳輸用于大塊數(shù)據(jù)傳輸，例如硬盤(pán)、U盤(pán)等中斷傳輸用于低延遲、低數(shù)據(jù)量的傳輸，例如鼠標(biāo)、鍵盤(pán)等等時(shí)傳輸用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，例如音頻、視頻等USB分類(lèi)USB1.0/1.1低速傳輸，速度為1.5Mbps/12MbpsUSB2.0高速傳輸，速度為480MbpsUSB3.0/3.1超高速傳輸，速度為5Gbps/10GbpsUSBType-C最新的USB接口類(lèi)型，支持正反插、更高傳輸速度和更大功率USB1.0、1.1規(guī)范傳輸速度USB1.0：1.5Mbps，USB1.1：12Mbps連接器Type-A和Type-B供電能力最大5V/500mA應(yīng)用范圍鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、打印機(jī)等低速設(shè)備USB2.0規(guī)范傳輸速度最高480Mbps連接器Type-A和Type-B供電能力最大5V/500mA應(yīng)用范圍硬盤(pán)、U盤(pán)、數(shù)碼相機(jī)等高速設(shè)備USB3.0規(guī)范傳輸速度最高5Gbps連接器Type-A和Type-B，藍(lán)色接口供電能力最大5V/900mA應(yīng)用范圍高性能存儲(chǔ)設(shè)備、外置硬盤(pán)等USB3.1規(guī)范傳輸速度USB3.1Gen1：5Gbps，USB3.1Gen2：10Gbps連接器Type-A和Type-B，藍(lán)色接口供電能力最大5V/900mA應(yīng)用范圍高性能存儲(chǔ)設(shè)備、外置硬盤(pán)等USB集線(xiàn)器4擴(kuò)展提供多個(gè)USB端口，擴(kuò)展連接更多的USB設(shè)備2共享共享一個(gè)USB端口，多個(gè)設(shè)備可以同時(shí)使用3便捷方便用戶(hù)連接多個(gè)設(shè)備，無(wú)需頻繁插拔1供電提供額外的電源，滿(mǎn)足高功率設(shè)備的需求USB集線(xiàn)器的作用1端口擴(kuò)展擴(kuò)展USB端口數(shù)量，連接更多設(shè)備2信號(hào)放大放大USB信號(hào)，延長(zhǎng)連接距離3電源管理管理USB設(shè)備的電源供應(yīng)USB集線(xiàn)器的工作原理數(shù)據(jù)傳輸集線(xiàn)器接收主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的設(shè)備1數(shù)據(jù)接收集線(xiàn)器接收設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)發(fā)到主機(jī)2電源管理集線(xiàn)器分配電源給連接的設(shè)備，并管理設(shè)備的電源狀態(tài)3USB集線(xiàn)器的類(lèi)型有源集線(xiàn)器自帶電源，可以提供額外的電源，適用于高功率設(shè)備無(wú)源集線(xiàn)器沒(méi)有額外的電源，由主機(jī)供電，適用于低功率設(shè)備USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序Windows系統(tǒng)下的USB驅(qū)動(dòng)安裝自動(dòng)安裝Windows系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)識(shí)別USB設(shè)備，并嘗試安裝驅(qū)動(dòng)程序手動(dòng)安裝從設(shè)備廠(chǎng)商官網(wǎng)下載驅(qū)動(dòng)程序，手動(dòng)安裝Linux系統(tǒng)下的USB驅(qū)動(dòng)安裝自動(dòng)安裝Linux系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)識(shí)別USB設(shè)備，并嘗試安裝驅(qū)動(dòng)程序手動(dòng)安裝使用命令行工具安裝驅(qū)動(dòng)程序Mac系統(tǒng)下的USB驅(qū)動(dòng)安裝自動(dòng)安裝Mac系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)識(shí)別USB設(shè)備，并嘗試安裝驅(qū)動(dòng)程序手動(dòng)安裝從設(shè)備廠(chǎng)商官網(wǎng)下載驅(qū)動(dòng)程序，手動(dòng)安裝USB設(shè)備的熱插拔1方便無(wú)需重啟系統(tǒng)，即可插入或拔出USB設(shè)備2靈活用戶(hù)可以隨時(shí)連接或斷開(kāi)USB設(shè)備3高效提高了系統(tǒng)的工作效率USB設(shè)備熱插拔的利弊優(yōu)點(diǎn)方便快捷、靈活高效缺點(diǎn)可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，甚至崩潰USB設(shè)備的熱插拔原理1設(shè)備插入U(xiǎn)SB設(shè)備插入時(shí)，系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)到設(shè)備連接2驅(qū)動(dòng)安裝系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)識(shí)別設(shè)備類(lèi)型，并安裝相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序3設(shè)備初始化驅(qū)動(dòng)程序初始化設(shè)備，使設(shè)備正常工作USB設(shè)備的熱拔插說(shuō)明1拔出USB設(shè)備前，請(qǐng)先關(guān)閉設(shè)備，并從系統(tǒng)中安全地移除設(shè)備2不要在設(shè)備工作時(shí)強(qiáng)行拔出，以免損壞設(shè)備或系統(tǒng)3對(duì)于高功率設(shè)備，建議使用有源集線(xiàn)器，為設(shè)備提供穩(wěn)定的電源USB設(shè)備電源管理節(jié)能降低USB設(shè)備的功耗，延長(zhǎng)電池壽命優(yōu)化提高系統(tǒng)性能，減少系統(tǒng)負(fù)載穩(wěn)定保證USB設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行USB設(shè)備供電規(guī)則自供電設(shè)備自身提供電源，不受USB接口限制總線(xiàn)供電設(shè)備由USB接口供電，最大電流限制為500mAUSB設(shè)備功耗分類(lèi)1低功耗例如：鼠標(biāo)、鍵盤(pán)2中功耗例如：U盤(pán)、移動(dòng)硬盤(pán)3高功耗例如：打印機(jī)、掃描儀USB設(shè)備電源管理原理休眠狀態(tài)設(shè)備進(jìn)入休眠狀態(tài)，降低功耗1喚醒狀態(tài)設(shè)備接收主機(jī)指令，從休眠狀態(tài)喚醒2電源管理主機(jī)控制設(shè)備的電源狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能3USB應(yīng)用案例分析鼠標(biāo)用于控制計(jì)算機(jī)的光標(biāo)，進(jìn)行操作鍵盤(pán)用于輸入文字、數(shù)字、符號(hào)等硬盤(pán)用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，提供更大的存儲(chǔ)空間U盤(pán)便攜式存儲(chǔ)設(shè)備，用于存儲(chǔ)和傳輸數(shù)據(jù)鼠標(biāo)/鍵盤(pán)1鼠標(biāo)和鍵盤(pán)是最常見(jiàn)的USB外設(shè)2USB接口提供了更高的數(shù)據(jù)傳輸速度和更強(qiáng)的熱插拔功能3現(xiàn)代鼠標(biāo)和鍵盤(pán)通常支持多媒體按鍵、背光燈等功能硬盤(pán)/U盤(pán)USB硬盤(pán)和U盤(pán)提供了更大的存儲(chǔ)空間和更快的讀寫(xiě)速度USB硬盤(pán)和U盤(pán)的接口類(lèi)型多種多樣，包括Type-A、Type-B、Micro-USB等打印機(jī)高速傳輸U(kuò)SB接口為打印機(jī)提供了高速數(shù)據(jù)傳輸通道雙向通信支持打印機(jī)和主機(jī)之間的雙向通信，例如狀態(tài)反饋、錯(cuò)誤提示等供電能力USB接口可以為打印機(jī)提供電源掃描儀數(shù)據(jù)傳輸U(kuò)SB接口用于將掃描儀掃描的圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)驅(qū)動(dòng)程序掃描儀需要安裝相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，才能正常工作供電能力USB接口可以為掃描儀提供電源數(shù)碼相機(jī)1USB接口用于將數(shù)碼相機(jī)拍攝的照片和視頻傳輸?shù)街鳈C(jī)2USB接口還可以為數(shù)碼相機(jī)充電3一些數(shù)碼相機(jī)支持通過(guò)USB連接到電腦，進(jìn)行遙控拍攝USB3.0應(yīng)用前景1更高傳輸速度適用于大型文件傳輸、高清視頻傳輸?shù)?更強(qiáng)供電能力支持更多高功率設(shè)備，例如外置硬盤(pán)、打印機(jī)等3更廣泛應(yīng)用應(yīng)用于更多領(lǐng)域，例如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、視頻傳輸、網(wǎng)絡(luò)連接等USB3.1應(yīng)用前景1更快數(shù)據(jù)傳輸支持更高分辨率視頻、3D圖形等數(shù)據(jù)傳輸2更低延遲適用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，例如游戲、視頻通話(huà)等3更強(qiáng)大功能支持更多功能，例如USBPowerDelivery（USB供電）等USBType-C應(yīng)用前景1正反插設(shè)計(jì)，更方便使用2支持更高傳輸速度和更大功率3未來(lái)將成為主流的USB接口類(lèi)型USB未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)1更高的傳輸速度預(yù)計(jì)未來(lái)USB傳輸速度將繼續(xù)提升，支持更高分辨率視頻、更大數(shù)據(jù)量傳輸2更強(qiáng)大的功能支持更多功能，例如USBPowerDelivery（U