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usb接口有几种 usb接口

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上周五，GRL协助JCE成功取得全球最长的USB4Gen3线缆认证的消息刷爆朋友圈（GRL协助JCE成功取得全球最长的USB4?Gen3线缆认证)，对于USB4大家应该都不陌生，这是当下话题量最高的USB接口标准，USB接口在经历了USB1.0、USB1.1、USB2.0、USB3.0、USB3.1以及USB3.2之后（USB的前世今生–USB2.0、USB3.0、USB3.1、USB3.2、USB4.0区别是什么），迎来了当下USB4，这些标准的新旧交替下，USB接口的传输速率一直在提高，跟随着传输速率提高的还有接口标准的命名复杂程度，就拿USB3.1来说，居然还分为USB3.1Gen1和USB3.1Gen2，这就让许多消费者不理解且容易混淆 。大家估计都会有这样的疑问：都是USB标准的接口，为什么还要这样分，USB3.1Gen1与Gen2到底有什么区别？现在USB4又有一个Gen3线缆，今天我们一起来科普下，USB4标准与Gen1和Gen2，Gen3的区别 。
USB4简述
在介绍USB4之前就不得不提一下Intel和苹果公司合作推出的雷电协议 。雷电协议是组合协议，整合了DisplayPort协议(简称DP)和PCI-Express协议(简称PCIe)而成 。先后推出了雷电1和雷电2协议，但都反响平平 。后来推出了雷电3协议（Thunderbolt3，简称TBT3），传输速度达到了40Gbps，后来Intel选择将协议交给了USB-IF协会 。2019年，USB-IF在USB3.2的基础上整合了雷电3协议（简称TBT3），推出了USB4Gen2×2和USB4Gen3×2 。这次改名和以往不同的是依然保留了USB3.2的名字 。USB4就是在原先USB3.2传输速度基础上进行了倍增，达到了40Gbps，也就是USB4Gen3×2的速度 。USB4同时支持USB3.2和TBT3的传输 。总之，USB4=USB3.2+TBT3 。USB4和USB3.2一样，也有单通道模式和双通道模式，USB4接口和USB3.2接口一样，都支持搭载USBPD快充协议 。
Gen1和Gen2，Gen3的区别
一句话概括:Gen指传输速率,Gen2的理论传输速率是10Gbps,而Gen1是5Gbps,USB3.2Gen2x2则是20Gbps,USB4Gen3x2则是20Gbps,如下图
USB命名科普
USB是一种传输数据的协议规范，也是一种接口技术规范 。1996年由美国的Intel、微软、康柏、DEC和IBM，日本的NEC，加拿大的北方电信公司等七家业界巨头组成的非盈利组织USB标准化组织（USBImplementForum，简称USB-IF）推出了USB1.0，之后推出了速度更快的USB1.1和USB2.0 。2008年，由Intel，苹果，惠普，微软，瑞萨电子，意法半导体和德州仪器等组成的USB3.0PromoterGroup行业技术联盟发布了USB3.0，然后转移给了USB-IF来管理和维护 。2013年到2019年之间，Intel等大公司联合的USB3.0PromoterGroup相继推出了USB3.1、USB3.2和USB4协议规范，在USB-IF官网上发布和更新 。
从USB的演变图中可以看出，USB从最开始推出的USB1.0到USB4共经历了24年 。最明显的改进就是带宽的增加，在USB2.0及之前主要支持低速(1.5Mbps)、高速(12Mbps)和全速(480Mbps) 。到了USB3.0开始进入超速模式，而且每升级一次，带宽就翻倍，从最开始的5Gbps到了现在的40Gbps 。
USB接口按照规范分为USB1.0、USB1.1、USB2.0、USB3.0 。我们经常说的USB2.0接口和USB3.0接口就是按照USB规范来分类的 。2013年USB3.0改名为USB3.1Gen1，同时推出了10Gbps带宽的USB3.1Gen2，两者统称为USB3.1 。到了2017年，USB3.1Gen1和USB3.1Gen2分别改名为USB3.2Gen1和USB3.2Gen2 。同时加入了带宽为10Gbps的USB3.2Gen1×2和带宽为20Gbps的USB3.2Gen2×2，这4个统称USB3.2 。至此进入了USB3.2时代，而USB3.0的名字已经成为历史 。总之，USB2.0还保留着，而USB3.0现在已经被USB-IF协会改名为USB3.2Gen1了，而且还多了USB3.2Gen2、USB3.2Gen1×2和USB3.2Gen2×2 。其中USB3.2Gen1×2和USB3.2Gen2×2表示USB3.2Gen1和USB3.2Gen2的双通道模式，而USB3.2Gen1和USB3.2Gen2是单通道模式 。
USB编码方式科普
USB3.1和USB3.2都是为了提升带宽而推出的，USB4的设计目标仍然保持不变 。不过这一规范的发布同样是为了整合USBType-C生态以及减少终端用户的困惑 。新的USB4标准虽然推出了新的底层协议，但仍可以与现有的USB3.2、USB2.0以及Thunderbolt3兼容 。USB4将采用双路双单工的架构，加倍了Type-C的传输带宽，传输速率至少要达到20Gbps，可选40Gbps，最大传输速率是上一代USB3.2的两倍，对认证的接口和线缆也将提供两种不同的Logo（英特尔宣布USB4接口连接器，分成两版本） 。对于40Gbps的USB4，其编码方式依然是USB3.2所用的128b/132b，而20Gbps将采用64b/66b，即40Gbps的USB4每传输128个Bit，需要发送130个Bit，那么，PCIe3.0协议的每一条Lane支持8*128/130=7.877Gbps=984.6MB/s的速率，一条USB4x2的通道(USB4Gen3x2是全双工，双通道传输数据的，每个通道同时发送和接收数据),x2的可用带宽为7.877*2=15.754Gbps=15.754GB/s，双向带宽高达31.5GB/s,编码方式决定带宽及传输速度 。
【usb接口有几种 usb接口】USB4结构传输数据
USB带宽及lanes科普
对于USB来说，每一个通道有两个差分对，一个用于发送，一个用于接收 。PCIe也一样是全双工通信，会同时发送和接收数据，通道的定义也符合这一点 。下图为USBType-C母座，共有两个通道，即高速通道0和高速通道1，我们称之为Lane0Adapter和Lane1Adapter 。即通道0适配器和通道1适配器 。这里的适配器可以当做信号转换器来理解 。USB是全双工通信，每一个通道有两个差分对，一个用于发送，一个用于接收 。即差分对TX1+和TX1-用于发送数据，差分对RX2+和RX2-用于接收数据，两个差分对组成高速通道0，即Lane0Adapter 。同理，差分对RX2+和RX2-用于接收数据，差分对TX2+和TX2-用于发送数据，两个差分对组成高速通道1，即Lane1Adapter 。与Lane0Adapter和Lane0Adapter相连的通道称为Lane0和Lane1 。单通道模式就是只有lane0和lane1其中之一来传输USB数据，另一个用作其他用途 。比如USB3.2Gen1和USB3.2Gen2，都是通过单通道来传输数据的 。其中USB3.2Gen1的传输速度为5Gbps，因为单通道是发送和接收同时进行，所以传输速度指的是发送或者接收中的一个的速度 。就拿lane0来说，有TX1+、TX1-和RX2+、RX2-这两个差分对，lane0的传输速度指的就是TX1+、TX1-差分通道的速度为5Gbps，或者说是RX2+、RX2-差分通道的速度为5Gbps，用lane1的传输数据时，速度同理 。USB3.2Gen2的传输速度为10Gbps，在USB3.2Gen1基础上翻倍了，其实就是说USB3.2Gen2通过lane0的发送或者接收的差分通道传输速度翻倍为10Gbps，同理用lane1传输数据时，发送或者接收的差分通道传输速度也是10Gbps 。
双通道模式就是lane0和lane1都用来传输USB数据 。比如USB3.2的USB3.2Gen1×2和USB3.2Gen2×2，USB4的USB4Gen2x2和USB4Gen3x2，都是通过双通道来传输数据的 。如何判断是单通道模式，还是双通道模式？“Gen”后面数字如果带有“x2”字样就表示双通道模式，如果没有“x2”字样或者写的是”x1″字样，就表示单通道模式 。同一个USB版本规范，双通道模式传输速度是单通道传输速度的2倍 。比如USB3.2Gen1×2的传输速度是USB3.2Gen1传输速度的两倍，因为USB3.2Gen1传输数据只用了一个5Gps的通道，而USB3.2Gen1×2传输数据用了两个5Gps的通道，所以传输速度就变为了10Gbps 。单通道传输的USB3.2Gen2的传输速度是在同样单通道传输的USB3.2Gen1(5Gbps)基础上翻倍了，变成了10Gbps，同理，双通道传输的USB3.2Gen2×2的传输速度自然就变成了USB3.2Gen2的2倍，即20Gbps 。USB4的USB4Gen2x2是双通道传输，维持了USB3.2Gen2×2同样的传输速度20Gbps 。USB4的USB4Gen3x2也是双通道传输，在USB4Gen2x2基础上翻倍，变成了40Gbps 。上面提到过，从USB3.2开始就只支持USBType-C接口，而不再支持Type-A和Type-B接口了 。这是为什么呢？因为从USB3.2开始定义了USB数据传输的双通道模式，即两组差分对用来发送，两组差分对用来接收，需要4组差分对，只有USBType-C接口能提供4组差分线 。单通道模式是一组差分对用来发送，一组差分对用来接收 。Type-A和Type-B接口只能提供2对差分线，只适用于单通道模式 。总之，因为引入了双通道传输USB数据的模式，所以使得USB3.2及之后的USB4都只能支持USBType-C接口 。
可传输接口的科普
USB接口按照型号分为Type-A，Type-B和Type-C三种 。Standard-A属于Type-A，Micro-B属于Type-B，USB3.1接口及之前，除了Type-C，还有Type-A和Type-MicroB;Type-MINIB等几种型号，而到了USB3.2接口就只支持Type-C了 。是因为过去的连接器如USBType-A或Micro-B，仅支援单通道传输，无法支援USB3.2及USB4 。USB传输速度最快支援40G(20Gbpsx2)，并可同时传送 。
JCE此次1.2米线缆能取得USB4Gen3Full-FeaturedUSB-CCable(USB440Gbps)认证，彰显JCE的实力，特別是1.2米线缆，更是突破了USB-IF规范所建议极限长度，再一次充分表明JCE在线缆行业的标杆地位，同时也可以看出业界大厂对USB4未来市场的信心，USB4未来可期！

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