USB接口可能是這個(gè)世界最通用的接口之一，已有24年歷史，我們大多數(shù)人見證了從USB 2.0規(guī)范到如今USB 3.2規(guī)范的蛻變，也目睹了一個(gè)個(gè)不通用、反人類的爛接口被棄用。為什么USB能經(jīng)久不衰？USB接口究竟是什么樣子的？今天筆者就從USB接口的變革、USB規(guī)范的演變、目前的USB三方面來(lái)聊一聊USB的發(fā)展和意義。 

USB接口即其外觀上的變化，而USB規(guī)范則主要指USB的性能參數(shù)，本文為了通俗易懂故分開來(lái)講。

我們熟知的USB2.0

USB全稱Universal Serial Bus（通用串行總線），于1994年被眾多PC廠商確立，以解決當(dāng)時(shí)PC接口不統(tǒng)一的問題。對(duì)于USB接口的結(jié)構(gòu)，相信每個(gè)人都不陌生。在下圖的4個(gè)觸點(diǎn)中，分別負(fù)責(zé)包括負(fù)責(zé)供電的Vbus、GND端子、用來(lái)數(shù)據(jù)傳輸?shù)?/span>Data+、Data-端子，至于端子為什么成對(duì)，可以理解為正極負(fù)極，端子要成對(duì)才能做事。

 隨著移動(dòng)設(shè)備的高速發(fā)展，USB-IF組織分別推出了mini USB、Micro USB、USB Type-B、USB Type-C等USB接口以替代“巨大”的USB接口，因此傳統(tǒng)的USB接口在當(dāng)下有了新的名字——USB Type-A。

越來(lái)越易用的USB接口。

多數(shù)90后的同學(xué)見證了Mini USB的興衰的，這種接口在MP3、MP4盛行的時(shí)代大行其道，其采用梯形設(shè)計(jì)以避免用戶誤差，但它基本只解決了USB體積大小的問題。

隨著安卓手機(jī)占領(lǐng)大街小巷，其搭載的Micro USB接口也火爆起來(lái)，因此直接叫它“安卓口”的人也大有人在。而Micro USB發(fā)布于2007年，并在2009年得到了全球通信協(xié)會(huì)的認(rèn)可。眾手機(jī)廠商達(dá)成協(xié)定，在自家設(shè)備上采用Micro USB接口。Micro USB的高度相比Mini USB減小一半，以及通過(guò)插頭底部的凸槽提高了連接穩(wěn)定性，接口壽命也得到延長(zhǎng)。

USB Type-C則是目前全新的USB接口，在筆者看來(lái)它幾乎解決了過(guò)去USB接口的所有缺陷，包括無(wú)需區(qū)分正反，最高可支持5A大電流。其在USB 3.2標(biāo)準(zhǔn)支持2.56GB/S的速度，傳輸視頻、聲音信號(hào)等功能更不在話下。在插入USB-C插口時(shí)，你能聽到一聲清脆的聲音，這個(gè)聲音是USB-IF對(duì)于USB Type-C的強(qiáng)制要求，它看似平凡，背后卻隱藏著無(wú)數(shù)工程師的心血。

USB Type-C的針腳達(dá)到了24個(gè)，而碩大的USB Type-A最初僅有4個(gè)，使人不得不贊嘆科技的發(fā)展。這些針腳的作用就不給大家敘述了，感興趣的讀者可以自行查閱，所以相比Micro USB接口，USB Type-C在體積上增大了。人們常常將USB Type-C簡(jiǎn)稱為Type-C，雖然一語(yǔ)中的但它有更準(zhǔn)確的簡(jiǎn)稱——USB-C，蘋果給我們開了個(gè)好頭。

闊別8年的USB3.0規(guī)范

我們大多數(shù)人都親歷了從USB 2.0到USB3.0的變革。USB 2.0發(fā)布于PC方興未艾的2000年，而它的繼任者USB3.0已經(jīng)是2008年的事。肉眼看來(lái)，可能USB 2.0到USB 3.0的最大差別是USB 3.0換了藍(lán)色插口，但其中的變化要遠(yuǎn)比看到的更多。相比上文接口的變化，規(guī)范的升級(jí)才是USB真正的升級(jí)。

在兼容USB 2.0的4個(gè)引腳基礎(chǔ)上，USB 3.0加入了5個(gè)全新引腳，除了一個(gè)電源接地引腳外，是2對(duì)分別負(fù)責(zé)讀取和寫入的引腳RX+、RX-和TX+、TX-。另外USB 3.0的供電能力相對(duì)USB 2.0的500mA提升到了900mAh。在速度上的體現(xiàn)則是USB 3.0的速度達(dá)到了5Gbps，與PC上SATA3接口的6Gbps僅差20%。 

USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)已推出了十年之久，但僅有三星、ZUK等數(shù)部手機(jī)采用USB 3.0進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，主要原因是USB 3.0工作時(shí)會(huì)在2.4Ghz頻段會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，簡(jiǎn)單理解是由電磁感應(yīng)現(xiàn)象導(dǎo)致。所以在手機(jī)上使用USB3.0進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，同樣工作在2.4Ghz頻率的WIFI傳輸和PC無(wú)線設(shè)備會(huì)受到干擾，傳輸不穩(wěn)定。USB 3.0的U盤工作時(shí)，無(wú)線鼠標(biāo)會(huì)不受控制即是這個(gè)原因。數(shù)據(jù)傳輸在如今的云時(shí)代不再重要，所以USB 2.0在手機(jī)上則一脈永流傳了。

USB 3.1的最大改變——USB Type-C

由于USB 3.1發(fā)布后對(duì)USB3.0進(jìn)行了微調(diào)，所以USB 3.0有了新的名字，USB3.1 Gen1。而真正的USB3.1叫做USB 3.1 Gen2，USB 3.1相比3.0在數(shù)字上僅提高“0.1”，但其變化可謂改頭換面，下文暫且將USB 3.1 Gen2 直接叫做USB3.1。

相比USB 3.0，USB3.1在硬件不變的前提下，通過(guò)修改傳輸協(xié)議等方式，傳輸速度翻了番，達(dá)到了10Gbps。而USB-C接口也是隨著USB 3.1規(guī)范而推出的。

我們?cè)賮?lái)觀察上述USB-C的引腳圖，在了解了USB3.0和USB3.1規(guī)范后，這下就能嘗試?yán)斫馄溽樐_了。相比USB 3.0的9引腳，USB-C提升到了24引腳，數(shù)據(jù)傳輸引腳翻了倍，新加入了CC引腳，以進(jìn)行USB Power Delivery充電,而它的簡(jiǎn)稱就是我們熟知的USB PD快充。 

其新加了一組SUB引腳，它支持Alternate Mode（可選模式），適合傳輸非USB信號(hào)，廠商可以自定義這組引腳的作用，因此USB-C也支持了DisplayPort視頻傳輸協(xié)議、音而其他廠商也可以用它進(jìn)行HDMI傳輸。MHL視頻傳輸?shù)取?/span>

USB接口終于在USB-C完成了全面的進(jìn)化，達(dá)到了近乎最強(qiáng)形態(tài)，傳輸數(shù)據(jù)可以達(dá)到10Gbps，傳輸電力在USB PD支持20V5A最高100W的電力輸出，視頻信號(hào)、音頻信號(hào)也樣樣精通，USB在PC上得以通用后，目前又迎來(lái)了在任何數(shù)碼設(shè)備傳輸任何數(shù)據(jù)的廣闊空間。

關(guān)于USB-C的不分正反問題，也是全新的CC引腳的功勞，由于USB-C的兩側(cè)并不對(duì)稱，CC引腳可以判斷出此時(shí)USB-C插入的方向，進(jìn)而控制其他引腳的傳輸方式，最終實(shí)現(xiàn)不分正反。

在不遠(yuǎn)的未來(lái)，USB-C To USB-C數(shù)據(jù)線將成為市場(chǎng)主流，在任何情況下我們都可以使用這一根線纜連接手機(jī)、電腦、投影儀、充電器，以后就再也不用拿著擴(kuò)展塢、轉(zhuǎn)接器、適配器這樣的東西了。而目前在手機(jī)上流行的USB-A To USB-C在幾年內(nèi)也可以壽終正寢。

如今一統(tǒng)天下的USB

USB 3.1推出的三年后，USB 3.2于2017年正式被提出，相比USB 3.1數(shù)據(jù)傳輸速度又翻了倍，達(dá)到了20Gbps，比傳統(tǒng)的HDMI 1.4接口還要更快，連接4K級(jí)別的顯示器完全綽綽有余，而成倍的提升完全依靠USB Type-C中增加兩組數(shù)據(jù)傳輸引腳，在USB 3.2上這兩組引腳才得到了真正的發(fā)揮。而搭載USB 3.2的設(shè)備也將于2019年正式與我們見面。

雷電（Thunderbolt）接口推出于2011年，由半導(dǎo)體巨頭intel巨頭提出，其通過(guò)直連PCI-E和CPU以達(dá)到超高速傳輸，帶寬甚至滿足外置顯卡的需求。但由于高成本與微軟的不支持一直淪為小眾，2015年其在新一代雷電3在保持傳輸協(xié)議不變的前提下將接口更換成USB-C接口，帶寬翻倍達(dá)到了40Gbps，其能夠雙4K（4096×2160）60Hz顯示器輸出，或外置GTX2080Ti顯卡。MacBook 電腦的4雷電口全部支持供電、數(shù)據(jù)、視頻輸出、音頻輸出也是托了USB-IF的福音。

被USB收編的還有手機(jī)上著名的高通QC充電協(xié)議，由于過(guò)去的Micro USB接口只支持2A電流，因此5V2A無(wú)法滿足快充需求，高通修改了MiroUSB的D+、D-引腳，發(fā)展出了QC 2.0、QC 3.0兩代快充，最高速度可達(dá)到12V2A，但在USB-C提出后，使用全新的CC引腳進(jìn)行充電溝通顯然是更好的方法，于是在QC4/4+上，高通拋棄了自己的私有協(xié)議擁抱了USB PD 3.0充電協(xié)議，進(jìn)行了兼容。

在文章的最后來(lái)所說(shuō)說(shuō)各家手機(jī)廠商的快充實(shí)現(xiàn)，首先是行業(yè)大哥蘋果，蘋果iPhone8 及更新的手機(jī)、平板全部支持USB PD快充，iPhone能達(dá)到15W左右，而iPad 11英寸能達(dá)到30W。三星在note7后收緊了充電管理，采用自家AFC快充電速度9v電壓功率僅10W多。華為過(guò)去的SCP快充為5V4.5A，功率22.5W，全新的40W超級(jí)快充則是10V4A。小米跟著老大哥高通，雖支持QC4但由于成本和CtoC線的不便利，因此標(biāo)配9V2A 18W QC3.0充電器。OPPO則是聲名遠(yuǎn)揚(yáng)的5V4A的VOOC閃充和今年配備于高端機(jī)高達(dá)10V5A的Super VOOC閃充。vivo的雙引擎閃充為10V2.25A，但在8102年的今天，vivo X23依然采用著Micro USB接口。

結(jié)語(yǔ)

USB接口之所以能夠27年屹立不倒，筆者認(rèn)為是其開放態(tài)度和保持兼容，如今的USB Type-c在如此小的體積下仍然保持著USB 2.0的支持，D+D-這兩條引腳如今已經(jīng)很少使用，但USB-IF一直敞開著懷抱。而擁抱開放還是保持閉塞，高通和英特爾已經(jīng)用QC4快充和Thunderbolt給出了答案。