USB-A USB-C傻傻分不清楚

USB 作为一款设计非常成功的通用型接口。在协议、物理接口以及额外功能都有着飞跃式的增长。但是 USB IF 官方所做出的说明稍有混乱。针对目前常见的接口，将会进行简单的讲解。

USB 接口物理形式很多，已经很少见或是非标准接口这次不说。本次主要讲解一下我们常见的几种 USB 接口。

章节目录：

1 章 - 物理接口

1.1 - USB Type-A

1.1.1 - USB Type-A 的结构

1.2 - MicroUSB

1.2.1 - MicroUSB 的结构

1.3 - USB-A / MicroUSB 高速接口

1.4 - USB Type-C

2 章 - 传输接口版本

2.1 - 前言：混乱的命名方式

2.2 - USB 2.0 简析

2.3 - USB 3.2 简析

2.3.1 - USB 3.0 / 3.1 / 3.2 有什么区别呢？

2.3.2 - 又爱又恨，USB 3.2 与 WIFI、移动网络的冲突

3 章 - 全文总结

1 章 - 物理接口

1.1 - USB Type-A

USB Type-A 又可称为 USB-A。相信这个接口大家不会陌生。直到现在不少 PC、PC 周边、手机充电器等等都依然采用了这种接口，是目前普及度最高的 USB 接口了。而 USB-A 亦有分为公座与母座。常见的 USB-A 数据线的 A 端就是公座，而充电器上的则是母座。这个就不用多说了。

USB-A 定义

1.1.1 - USB Type-A 的结构

USB-A 公座上下设计了 4 个凹口，与母座 4 个突出的弹片相互配合进行固定。所以多次拔插的 USB-A 公座上会有明显的划动轨迹。

1.2 - MicroUSB

于 USB-A 的体积相对较大，对于一些便携或者体积较小的设备并不友好。MicroUSB 因需求而诞生了。MicroUSB 的 Pin 脚定义与各类 USB 相近，但多了一 Pin 为 ID 空白设计。而正如刚才所说，MicroUSB 更多用在一些手机（目前已经全面转向 USB-C 接口）、各种类型的 USB 小型设备（如 USB 风扇）。目前 MicroUSB 的成本较低的原因，大量单价较低的 USB 设备依然选择这种 USB 接口。

MicroUSB 两侧有卡扣弹片

1.2.1 - MicroUSB 的结构

MicroUSB 使用 2 个突出的小卡口与母座上的镂空位置进行卡扣配合，由于卡扣使用类似弹簧的形式，多次拔插后当卡扣回复幅度越来越小，固定性能则会越来越差。到最后，将会无法卡紧接口导致接触不良甚至接口脱出。

1.3 - USB-A / MicroUSB 高速接口

USB 2.0 / 3.2 Pin 脚定义

由于 USB-A 与 MicroUSB 诞生时在设计上亦没有考虑到高速数据传输的问题。在推出 USB 3.0（现已更名为 USB 3.2 Gen 1，下文均用此名词表述）时原来的硬件设计并不能满足这个条件。最后，USB IF 推出了全新的 USB-A 设计，在内部增加了一组共 4 根线路的 SSTX/SSRX 用于高速数据传输。并增加了一根 GND 作屏蔽使用。至此 USB-A 亦可以进行高速的数据传输了。

反观 MicroUSB 的接口设计并不像 USB-A 内部空间充足，无法在内部塞进更多的 Pin。在那个时候没有 USB-C 接口的存在。为了让小型 USB 设备支持 USB 3.2 的传输速度，需要更改 MicroUSB 的设计结构，USB IF 决定在原本 MicroUSB 的造型一侧增加结构设计，并在里面增加了 5 根 Pin（Pin 定义与 USB 3.2 Type-A 是一致的）。从而支持 USB 3.2 Gen 2 的传输速度。目前作为移动硬盘的传输接口占了大头。

P.S：USB 3.2 Gen 1 / Gen 2 的 Pin 定义相同。但 Gen 2 传输速度更高，用料方面要求也要求更高了。在较新的 PC 芯片组上均整合了 USB 3.2 Gen 2 A 型接口。

P.S2：MicroUSB 高速接口的设计工艺要求较高，良率相对较低，应用场景较少（主要是接口的结构设计并不算太合理）。当 USB-C 成本下降后，相信该接口会被迅速淘汰。

P.S3：按照理论，MicroUSB 高速接口也应该能运行到 USB 3.2 Gen 2 的传输速度，但当 Gen 2 普及时已经有 USB-C 撑起大旗。基本没什么人用这款接口做到 USB 3.2 Gen 2 的设备上。

1.4 - USB Type-C

USB Type-C，又称 USB-C。是目前 USB 接口中最新推出的物理接口，虽然体积并没有 MicroUSB 小，但功能与性能上吊打了 MicroUSB。并且加入了正反盲插功能更为人性化。而智能手机开始全面淘汰 MicroUSB 亦证明了 USB-C 的设计的强大性。而 USB-C 的设计考虑到未来众多发展上的方向，各项性能提升至于亦加强了部分功能上的内容。从而使其从过往 USB 只有 4 - 10Pin 暴增到最多 24Pin（公头满 Pin 为 22Pin）。为了让所有设备进行大统一，USB-C 的设计非常先进，是目前性能、功能最强的 USB 接口。

简单总结 USB-C 的特性：

1 - 基准设计电流 3A，通过配合 USB PD 协议，供电性能可达 100W；

2 - 正反盲插设计，更为人性化；

3 - 高达 40Gbps 的传输速度（仅 ThunderBolt3）；

4 - 支持 DP，可为显示器提供高清视频、音频信号输出；

5 - 可通过 Pin / EMaker 的选用，实现不同的功能。

USB 2.0 设计的 USB Type-C，去掉了 2 组 SSTX 与 SSRX，来源为 USB IF 的技术文档

USB Type-C 满 Pin 设计，来源为 USB IF 的技术文档

Pin 脚简析：

4 组 VBUS（占用了 4Pin）GND（占用了 4Pin） - 由于 USB IF 设计 USB-C 的初衷就是所有设备的问题，用一个接口解决，早已考虑除智能手机外一些便携设备的充电需求。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 的缘故，在过往的物理接口上只有 1Pin 的 VBUS 并不适合与传输大功率。故 USB-C 型接口增加到 4Pin 的 VBUS 使其能进行更大电流的传输，而在线材设计上。线身部分依然只有一根 VBus 进行供电（但粗不少）。

2 组 SSTX 与 SSRX（占用了 8Pin） - USB-C 在初期设计已经支持 USB 的高速数据传输，并且比起传统的 USB 接口更是多出了一组 SSTX 与一组 SSRX，2 根 SSTX 与 SSRX 组成一组全双工差分信号。USB-C 上的 SSTX / SSRX 可作为 USB 3.2&4、PCI - E（Thunderbolt 3&4，USB 4)、Display Port（即 DP ALT Mode，USB IF 部分仅 USB 3.X 才会这样使用，USB 4 工作原理有产生变化）的定义使用。

在最新的 USB 3.2 Gen 2 规范上，可以利用各 2 组 SSTX 与 SSRX 同时传输（共 4 组），使其传输速度高达 20Gbps，而在 ThunderBolt 3 下定义为 PCI - E 更能提升到 40Gbps。这是 USB-A、MicroUSB 3.0 不能达到的速度。由于 USB-C 可以传输 DP 的原因，USB 显示器是最大受益者。

D+/D - （母座设计为两组占用 4Pin，公座只有一边一组即 2pin，剩余 2Pin 悬空） - D+/D - 不用多说，源用至今的 USB 2.0 传输就靠它。由于只需要一组，并且正反可插，故公座的规范只设计一边。

CC / VCONN（2 组，正反各 1 共 2Pin） -CC Pin 为 USB-C 新增定义的 Pin 脚之一，主要负责协议上的通讯。而 VCONN 亦是新增 Pin 之一，主要为 USB-C 内的 EMarker 供电。

SBU（2 组，正反各 1 共 2Pin） - USB-C 上新增的 Pin 脚。SBU 会被用在交替模式 (Alternate Mode) 和音频适配器附件模式(Audio Adapter Accessory Mode)。例如在 DP Alt Mode 下，SBU 则会用作 AUX 音频传输用途。

NVIDIA 的 RTX20 系列显卡将 USB-C 的新特性运用到淋漓尽致。利用 USB-C 为 VR 头戴式显示器供电、传输视频、音频。

考虑到 USB-C 的性能与功能大幅提升，那么对线材的要求也会相对提升。但是问题来了，怎么判断这个线材的优劣呢。为此 USB IF 加入了 EMarker 芯片（类似于苹果 Lightning 接口上的芯片），以定义各种工作模式。在目前来说，这个规则只应用在 USB-C to C 的线材上。而 A to C 的线材仅有长度与电流限制。

USB-C 的应用规格的设计规范，来源为 USB IF 的技术文档

从上表可以看出，USB-C to C 的线材只有一个情况是不需要增加 EMarker 的，就是运行 USB 2.0+3A 电流以下的线材。这种线材通常用于一些手机与 60W 以内的笔记本使用。相对价格也是较为便宜。而想支持 USB 3.2 或者是 5A 大电流通过？那么必须要增加 EMarker 芯片。而 EMarker 芯片也分多种，具体还是要看该数据线用在什么应用场景去搭配，并且该芯片不便宜。

P.S：USB IF 将该接口称为 USB Type-C 或是 USB-C。所有不带 USB 而表达成 Type-C 接口的表述均是错误（而且是很低级的错误）。Type-C 是什么意思，相信不用翻译都懂吧？

苹果 USB-C to Lightning 使用的高品质一体成型 USB-C 公头 - 图片引用自充电头网

普通的冲压铆合 USB-C 头

USB-C 有分很多种，在相同等级下，一体成型的 USB-C 头可靠度会高于冲压铆合头。铆合的头在其中一侧有明显的铆合线，这点可以从产品图上观测得出。目前高品质数据线基本都采用了一体成型头，但有少数冲压铆合头的工艺亦做得非常好。只能说一分钱一分货了。当然，上图苹果那种变态规格的可靠度已经超越了许多厂商了，价格也是非常恐怖。

各 USB 物理接口参数总结

2 章 - 传输接口版本

2.1 - 前言：混乱的命名方式

USB 各接口传输版本的规格与对消费者的市场推广名称

USB IF 为了消费者更容易理解每个 USB 版本的性能。特意重新组建了一个全新的命名方式。而这样一来导致同一规格的 USB 接口拥有好几种叫法，举个例子，像 USB 3.0 就有好几个叫法。USB 3.0 / USB 3.1 Gen 1 / USB 3.2 Gen 1 / USB 3.2 Gen 1×1。没看懂没关系，只需要记住每个版本的传输速度就行了。

USB IF 推出的官方语言使用指南

然而在 USB IF 官方一些 LOGO 使用准则的文档上，至今 USB 3.2 Gen 2×2 LOGO 还没设计。而 SuperSpeed + 等定义不用于市场推广上的传递，但许多媒体好像都用技术文档的术语传播啊？官方的定义好像并没什么人认真看过的样子。

2.2 - USB 2.0 简析

USB 2.0 Logo

由于 USB 1.0 / 1.1 在现在的设备上已经很少见了。这里简单说说我们常见的 USB 2.0。USB 2.0 拥有 Low - Speed（就是 USB 1.0，市场推广中为 Basic-Speed）、Full - Speed（就是 USB 1.1，市场推广中为 Basic-Speed）、High - Speed（市场推广为 Hi-Speed）三种规格。其中 High - Speed 就是 USB 2.0 的最高传输规格，最高达 480Mbps 换算回来则 60MB/s。虽然说是有 60MB/s，但在实际使用中大约在 30 - 40MB/s 已经是极限了。随着硬盘到达 T 级，一部 1080P 电影也高达数 G 的现在，这个传输速率实在不怎么够用了。

USB2.0 的双总线系统架构，使 USB2.0 能向下兼容。来源为 USB IF 的技术文档。

2.3 - USB 3.2 简析

USB 3.2 Gen 2×2 好像没出过官方 LOGO，找个 USB 3.2 Gen 2 的 LOGO 先凑合

最新的 USB 3.2 其最大的特性就是实现了双通道传输功能，从而实现 20Gbps 的高速传输。继 USB 3.0 / 3.1 后，USB 3.2 的标准规范于 2017 年 9 月亦发布出来了。按照 USB IF 的惯 (niao) 例(xing)，USB 3.0 / 3.1 全家升级为 USB 3.2。

USB 3.2 各版本开发术语，没想到吧，USB 3.2 Gen 2×2 在开发术语中依然归类为 SuperSpeed+

此前的规范只能使用一组 SSTX 与 SSRX，最大只能实现 10Gbps 的速度。USB3.2 则将两组 SSTX 与 SSRX 同时使用，最大速度增加到 20Gbps。由于过去的 USB-A、USB-B、MicroUSB 最多只有一组 SSTX 与 SSRX，故 USB 3.2 Gen 1×2 与 USB 3.2 Gen 2×2 只有 USB-C 才能支持。

2.3.1 - USB 3.0 / 3.1 / 3.2 有什么区别呢？

USB 3.2 Gen 1x1：使用 8b/10b 编码，单通道 5Gbps 数据速率；（实际为 USB3.0 / USB3.1 Gen 1 更名，市场推广名称中为 USB 3.2 Gen 1 / SuperSpeed USB）

USB 3.2 Gen 1x2：使用 8b/10b 编码，双通道 10Gbps 数据速率；（USB3.1 Gen 1 双通道模式，该模式并不在官方语言使用指南上。算是个备用模式？）

USB 3.2 Gen 2x1：使用 128b/132b 编码，对比 8b/10b 编码的 20% 损耗降为 3%，单通道 10Gbps 数据速率；（实际为 USB3.1 Gen 2 更名，市场推广名称中为 USB 3.2 Gen 2 / SuperSpeed USB 10Gbps）

USB 3.2 Gen 2x2：使用 128b/132b 编码，对比 8b/10b 编码的 20% 损耗降为 3%，双通道 20Gbps 数据速率。

USB 3.2 兼容现有的线材，并且支持 SSTX 与 SSRX 的无缝切换。但是支持 USB 3.2 的设备极少，其能搭配的配件也非常高昂。（像一根支持 USB 3.2 Gen 2 的 USB-C to C 的数据线都要几十块，完美支持数据传输与 5A 电流的数据线更贵）。

2.3.2 - 又爱又恨，USB 3.2 与 WIFI、移动网络的冲突

USB 3.2 与手机 WIFI 与信号都存在频段打架问题，要降低 USB 高速传输所带来的影响

1：加强线材与接口的屏蔽

2：拉开相互之间的距离

3：降低 USB 3.2 的传输速度

4：无线频段换成 5GHz

故现在不少手机日常使用中依然使用 USB 2.0，部分手机将 USB 3.2 作为可选选项供用户选择、加强线材与手机的用料或是进行速度限制降低减少噪声产生。智能路由器的 USB 3.2 与天线也比较接近的原因，亦增加了 USB 3.2 兼容模式，其做法就是降低 USB 3.2 的速度。

INTEL 官方文档，USB 高速传输对 2.4GHz Wifi 的影响

3 章 - 全文总结

那么，USB 各版本的简析至此。而 USB-C 其实还加入了一个非常重要的新技术：USB Power Delivery。这个技术才是让 USB 支持高达 100W 输出的重点。最后来总结一下本文突出的几个重点：

1：规格、市场推广术语与开发者术语关联但相互独立，故一个速度规范拥有多个说法；

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

3：USB 3.2 5Gbps / 10Gbps / 20Gbps 的市场推广术语分别为 SuperSpeed USB / SuperSpeed USB 10Gbps / SuperSpeed USB 20Gbps；

4：USB-C 是大统一未来，硬件设计上全面超越了过往的 USB 接口；

5：供电性能与版本号无关，只与接口以及协议有关；

6：USB 3.0 / 3.1 已经改名，而且没多少人知道改名了；

7：USB 3.2 20Gbps 普及尚需时间，目前支持完整 20Gbps 的设备极少。

笔者后记：

凭借一些开始的认知写了初始第一版，没想到去 USB IF 查找相关技术文档确认细节时发现改了一堆乱七八糟的。USB IF 技术文档內的名称一时一个。不断的更改名称的他们估计也搞不清楚各個名称之间的逻辑了。

原本一天写好的文章，最后因为翻译技术文档与查看理解。为了本文的严谨性，笔者进行了 4 次大修改。由于 USB IF 乱七八糟的改规范与命名，现在媒体上有不少介绍相关內容的文章都有不同程度的错误。恩，都怪 USB IF！

怨念一下：除了笔者外，相信还有不少人想一棒子把 USB IF 揍死……
本文摘自知乎大佬：原文链接地址 ，https://zhuanlan.zhihu.com/p/47887907
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