在市面上形形色色的電子相關產品（如PC ，滑鼠，光碟機，印表機，鍵盤，藍芽耳機，手機，數位相機…等），不難發現USB 的存在，然而USB 如何能夠成為市場的主流之一，且奠立相當重要的地位?簡單的說，USB 具有下列幾項優點：

1. USB界面統一了各種周邊設備的連接頭，包含通訊界面、印表機界面、顯示器輸出、音效輸出入裝置、儲存設備等，都採用相同的USB界面規格。USB 界面就像是「萬用接頭」，只要將插頭插入，一切就可迎刃而解。

2.即插即用（Plug-and-Play），並能自動偵測與配置系統的資源。再者，無須系統資源的需求。也即是，USB 裝置不需要另外設定IRQ中斷、I/O 位址，以及DMA等的系統資源。

3. 具有「熱插拔」（Hot Attach &Detach）的特性，在作業系統的已開機的執行狀態中，隨時可以插入或拔離USB 裝置，而不需再另外關閉電源。

4.USB 界面規格1.1中的12Mbps的傳送速度可滿足大部分的使用需求。當然，快速的2.0規格，提供更佳的傳輸率。

5.USB 最多可以連接127個周邊設備。因為USB 界面使用7-bit的定址欄位，所以2的7次方等於128。若扣掉USB 主機預設給第一次接上的周邊設備使用，還剩127個位址可以使用。因此一部電腦最多可以連接127個USB裝置。

　簡而言之，對於USB 整體功能就是簡化外部周邊設備與主機之間的連線，並利用一條傳輸纜線上來串接各類型的周邊設備（如印表機之並列埠，數據機之串列埠），解決了現今主機後面一大堆纜線亂繞的困境。它最大的好處是可以在不需要重新開機的情況之下安裝硬體。而USB 在設計上可以讓高達127個周邊設備在匯流排上同時運作，並且擁有比傳統的RS-232串列與並列界面快上許多的資料傳輸速度。

　既然 USB在使用上如此便利及廣泛，那就得對USB有更加深入的了解，以下就對USB做個大致上的解釋，及它如何而來。

　若以USB 的字面來看，其英文全稱是Universal Serial Bus『通用串列匯流排』。

　這是由7家包括了 Compaq、迪吉多、IBM、英代爾、微軟、NEC以及北方電訊（加拿大）等主要的電腦與電子科技大廠所研發與規劃。

　USB 是一種標準的連接界面，允許把外面的設備與電腦連接時，不必重新配置規劃系統，也不必打開機殼，另外調整界面卡的指撥開關。而連接上電腦時，電腦會自動識別這些周邊設備，並且配附適當的驅動程式，無需使用者再另外重新設定，在使用上提供了便利性與相容性。

　USB 在1995年被提出，並由Compaq、Digital Equipment Corp.（現在屬於Compaq）、IBM、Intel Corp.、Microsoft Corp.、NEC和Northern Telecom七個電腦與通訊工業領先的公司所組成的聯盟所定義和加以推廣。同一年，該聯盟建立了USB-IF（實施者論壇，以下簡稱USB-IF）來加速採用USB標準的高質量相容設備的開發。1996年，USB-IF公佈了USB規範1.0，此為第一個規範所有的USB產品提出設計要求的標準。1998年，進一步對前一版本的標準進行闡述和擴充的基礎上，發佈了USB標準的1.1規格。而此時聯盟僅剩四個核心的成員公司，它們是Compaq、Intel、Microsoft，以及NEC等公司。由於USB的方向已偏離了通訊的相關領域，使得IBM和Northern Telecom退出了該聯盟，也造成了目前應用於電話USB設備的發展目前仍落後於其它類產品甚多。

　1999年發佈USB 2.0。此時，Hewlett Packard、Philips和Lucent等三個公司加入了USB-IF聯盟，使得聯盟的核心成員數重新又恢復為七個。之後，隨著USB的普及與推廣，USB的成員一直持續不斷地增加，如今已是非常龐大的推廣組
織了。

（表一、USB各版本參與製定的成員）

　目前應用USB1.1的周邊設備應用兩種不同的速度：12Mbps（全速）和1.5Mbps（慢速）。

慢速主要是應用於人機界面（HID）上。這是一個用於連接滑鼠、鍵盤、搖桿等設備的USB的群組。而當前的USB 1.1的最大頻寬速度為12Mbps，但是主機端應用程式與其它的周邊設備則占據了部分的頻寬。雖然USB號稱可以熱插拔、隨插即用、同時連接127個裝置等功能。但是其中還是有它的若干缺點，例如熱插拔多次後往往會造成系統不正常當機，以及連接過多的裝置就會導致傳輸速度變慢等問題（USB 的傳輸頻寬是由裝置來共同分享的）。因此，如何改進這些缺點便成為USB -If推廣組織所要努力的目標。在USB 周邊設備不斷地被廣泛應用後，許多的裝置，如視訊會議的CCD，或是像外接式硬碟、光碟燒錄機、掃描器、讀卡機便成為USB 界面的一個非常流行的應用。 USB 2.0利用傳輸時序的縮短（微訊框）以及相關的傳輸技術，將整個傳輸速度從原本12Mbps拉到480Mbps，整整提升了40倍。而在相容性方面，USB 2.0採用的是往下相容的做法。未來USB 2.0仍可向下支援目前各種以USB 1.1為傳輸界面的各種周邊產品，也就是舊有的USB 1.X版傳輸線，USB HUB依舊可以使用。

　不過若是要達到480Mbps的速度，還是需要使用USB 2.0規格的USB HUB 。因此各個周邊也要重新嵌入新的晶片組以及驅動程式才可達到這個功能。因此若需要使用高速傳輸設備的話，就得接上USB 2.0版的USB HUB。而只要低速傳輸需求的周邊（如滑鼠，鍵盤等），則接上原有的USB HUB，便可以高低速裝置共存的目的。對於舊有的USB 1.1規格設計產品的傳輸速度最高仍僅能維持12Mbps。USB 2.0對許多消費性電子應用，如視訊會議CCD、掃瞄器、印表機以及外部儲存裝置（硬碟以及光碟機）來說擁有相當大的吸引力。 在USB 2.0問市之後，Intel公司發展並免費開放一套高速控制器標準規格技術：增強型主機控制器界面規格（Enhanced Host ControllerInterface，簡稱EHCI）。在EHCI規格中，主機控制器能以480 MHz速度來傳送資料，所以在主機控制器與全速或是低速周邊裝置之間，就必須搭配舊型的控制器或高速集線器才能發揮整體的效能出來。隨著新的USB 2.0規格的修訂，或許會感到更新速度得太快。因此以下，特別針對USB 1.1與2.0規格與特性，先作條列式的比較與分析，在稍後再深入地介紹。首先，若以1.x規格為基礎的話，USB 2.0多了：

1. 提供一個較高執行成效的界面。

2. 運用所存在的USB 1.1連接器與全速的纜線。

3. 設定微訊框的規格，其為USB 1.x訊框的1/8倍。

4. USB 2.0 集線器能以裝置-by-裝置為基礎，協調出連接的速 度，並且建立出適當的鏈結方式。

5. 位於下游埠USB 2.0集線器能夠支援任何速度的裝置連接上來。

　因此，USB2.0是以USB 1.1規格為基礎加以延伸，包含了：

1. 具備USB 1.1的所有功能。
2. 高速訊號模式。
3. 偵測高速能力的協定。
4. 切入/脫離高速的協定。
5. 偵測裝置脫離的機制。
6. 嚴謹地符合低/全速規格，但僅針對高速相容的周邊埠。
7. USB規格7.2章節 （「電源消耗」的部分）其規格是不變的。

　要與USB 2.0高速裝置相容的話，則：

1. 需要支援全速信號。
2. 需要支援至少以全速來作裝置列舉的動作。
3. 需要符合嚴謹地全速電器的規格。
4. 決不能支援低速模式。

　如表二所示，顯示了USB 1.1與2.0規格之間的相互操作的對應矩陣表。其中，我們知道若要真正地取得USB 2.0高速的特性，必須採用高速的USB主機控制器，高速的裝置，以及高速的集線器。也即是，全部都是高速的規格才可以。

（表二、USB1.x與2.0規格中，主機控制器、裝置與集線器的傳輸速度對應表）

　最後，USB在高速的規格協定中增加了：

1. 高速「Ping」流程控制。
2. 分割資料交易。
3. 增加了規格第八章的部分。

　在USB 的文件中，將某種相同屬性的裝置整合在一起，稱之為群組（Class）。將這些相同屬性的裝置組合在一起是為了將同時發展出以PC主機為主屬於該群組的驅動程式。例如，滑鼠是屬於人工界面裝置的一種，其群組驅動程式包含在作業系統下。如果滑鼠也遵循了裝置群組規格的話，那麼滑鼠的販售商在販售時，無須另外再附一套驅動程式。可以直接使用Windows所內建的人工界面裝置的驅動程式。

而USB 規格中定義的群組如下所示：

Audio：如喇叭等的音頻裝置
Communication：如數據機等的通訊裝置
Display：如顯示器等裝置
Human Interface：包含了滑鼠，鍵盤與搖桿等人工界面裝置
Mass storage：如軟硬碟等的儲存裝置
Image：如掃描機或數位攝影機
Printer：如印表機等的列印裝置
Power：如UPS等的電源裝置
Physical interface：如動力回饋式遊戲搖桿等的物理回應設備。

　在USB 界面的通訊協定中，由於主機是取得絕對的主控權，所以對於裝置而言，只有“聽命行事”。因此，主機與裝置之間就必須遵循某種已溝通的特定命令格式，以達到通訊的目的。而這個命令格式就是USB 規格書中所訂定的「裝置要求（Device Request）」。這個裝置要求的設定，清除與取得都需透過控制型傳輸的資料交易來達成。由於主機端與集線器或裝置必需依循由上→下或由下→上的連接方向，而為了避免連接錯誤，因此在USB 1.x規格中定義了兩種不同大小形狀的USB連接頭，即A type與B type

A type：用來連接下游埠的裝置，且為長方扁平的形狀，所以在PC主機機殼後的根集線器以及在集線器中往下擴
充的連接埠就是序列A連接頭。

B type：用來連接上游埠的裝置或集線器，且為正方形。

（USB各PIN的定義與線的顏色）

　隨著USB的廣泛使用以及可攜式電子產品功能日益強大，傳統的主從關係，已不符合實際的使用狀況，舊式USB單向傳輸可解決PC與大部份的週邊設備的問題，但由於市場需要可攜式裝置之間的互連的雙向連接方式，而造就了OTG，所謂的OTG（On the Go）它是USB2.0的延伸，它主要增加的功能是讓USB裝置不在只是Deviec，在需要時也能變成Host，在過去USB的規格下，只有電腦才有主控權，隨著USB OTG於2001年12月的問世解決了這樣的需求，同時也在此次制定了體積較小的插頭（Mini USB）以及適用於主控模式及週邊模式的插頭（C type）。

（Mini AB type）

　然而隨著手持式元件的薄型化，協會於2007年3 月又發表了更加薄型化更加短小的USB產品→Micro USB，除了縮小體積，同時也提高了它的規格，例如插拔力由MiniUSB的3N→Micro USB的8N，電阻值由50mΩ→30mΩ，壽命由5000→10000其它的規格還是遵照USB2.0的規範，雖然新一代的產品，有著這麼多的優點，縮小體積也好像遵循著目前的潮流，輕、薄、短、小。不過也由於這項改變，使得整個插頭的結構強度變弱了不少。是否能取代目前Mini USB 尚待時間的考驗。

　不過在流行的驅勢帶動下，手持元件還是得走上輕薄短小以符合人性化，所以除了推出體積更小的連接器來取代，還有一個方法可以減少插頭在手持元件上的空間，那就是在現有Mini USB的空間下，提供更多的使用功能，於是由ACT研發中心研發出來的Mini USB 5+N就在這樣的期待下於2004年8月被製造出來，其產品的特點是，在Mini USB現有的架構下，增加了另一排PIN的功能，不僅功能增加其更可與MiniUSB相容，意即原有的Mini USB Plug也能使用在此款的連接器裡，而不需做任何改變，如此在現有的架構下，隨著手持式元件設計者的定義，而賦予了它Audio、switch…的功能由於所做的改變非常的微小，所以其結構的強度也和原本的強度相差不大，也由於使用的材質與設計上做了一些調整，大大了增加其規格，由Mini USB的3N→Mini USB5+N 的5N，電阻值由50mΩ→30mΩ，壽命由5000→18000，由於在沒有增加空間的情況下，功能增加且夠取代現有的規格，所以目前此款連接器被接受的程度，還持續的在加溫中。

（Mini USB與Micro USB比較）

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