好,那我帮你系统、清晰地讲一下 USB 2.0 和 USB 3.0,包括它们的原理、性能和差异,这样你以后做嵌入式开发、USB驱动或者数据传输方案时能心里有数。
1️⃣ USB 2.0 简介
发布时间:2000 年
最大理论速率:480 Mbps(High Speed,约 60 MB/s)
工作模式:
Low Speed(1.5 Mbps)Full Speed(12 Mbps)High Speed(480 Mbps)
信号传输:
使用 差分对 D+ / D-(半双工)同一时间只能一个方向传输(要么主机发,要么设备发)
电源供给:
默认 5V / 500 mA(USB Battery Charging 可扩展更高)
向下兼容性:完全兼容 USB 1.1/1.0 设备
线缆:4 芯线(VBUS、GND、D+、D-)
2️⃣ USB 3.0 简介
发布时间:2008 年
最大理论速率:5 Gbps(SuperSpeed,约 625 MB/s)
信号传输:
除了 D+ / D-(兼容 USB 2.0)外,增加了 额外的 5 条信号线(两对差分对 TX+/TX-、RX+/RX-,加一个 GND)全双工:可以同时进行发送和接收数据通道和 USB 2.0 的物理通道是分开的
电源供给:
默认 5V / 900 mA(可通过 USB Power Delivery 协议提升)
向下兼容性:插 USB 2.0 设备时,会降级到 USB 2.0 模式
线缆:9 芯线(在 USB 2.0 的 4 根线基础上增加 5 根)
新特性:
流控制(Flow Control):提高带宽利用率链路级 CRC:提升数据可靠性低功耗状态(U0~U3)更快的设备枚举速度
3️⃣ 主要区别对比表
对比项USB 2.0USB 3.0发布年份20002008最大速率480 Mbps(半双工)5 Gbps(全双工)物理线数4 根(1 对差分)9 根(3 对差分 + 电源线)数据传输模式半双工全双工供电能力5V / 500 mA5V / 900 mA(PD 可更高)协议改进无链路层 CRC链路层 CRC + 流控制功耗管理基本节能U0/U1/U2/U3 多级省电模式兼容性向下兼容 1.x向下兼容 2.0/1.x线缆要求普通 4 芯线必须支持额外 5 芯线才能跑 3.0 速率接口颜色通常是黑色/白色通常是蓝色(标准规定)
4️⃣ 为什么 USB 3.0 比 2.0 快这么多?
物理层改进:增加独立的发送和接收通道,全双工传输信号编码:使用 8b/10b 编码,减少干扰、提高抗噪声能力并行数据通道:USB 2.0 所有数据走一对 D+/D-,而 USB 3.0 多了两对高速差分对协议优化:引入流控制、批量事务优化,减少等待时间
5️⃣ 实际速率参考
USB 2.0:实际读写大约 35~40 MB/sUSB 3.0:实际读写大约 350~450 MB/s(受设备性能限制)
我建议,如果你是做 深度相机 + DTOF 激光雷达 USB 传输(你现在的项目),一定要用 USB 3.0,因为:
双数据流(图像 + 雷达)带宽很大,USB 2.0 根本不够USB 3.0 全双工能减少延迟可直接利用 FunctionFS + 多线程传输 方案跑满带宽
如果你愿意,我可以帮你画一张 USB 2.0 vs USB 3.0 架构对比图,这样在设计数据传输方案时会更直观。
这样你一眼就能看到为什么 3.0 这么快。
你是想让我直接画那张对比图吗?这样更容易记住。
好的,我帮你把 USB 3.0 / 3.1 / 3.2 系列做个系统梳理,把发展历程、技术特点、速度和命名规则全部说清楚。
USB 协会(USB-IF)这几年把命名搞得很混乱,很多人都被绕晕,所以我会用表格和时间线帮你理顺。
1️⃣ USB 3.x 系列发展时间线
发布年份官方名称(发布时)后来统一命名理论速率(最大)常用名称2008USB 3.0USB 3.1 Gen 1 → USB 3.2 Gen 15 GbpsSuperSpeed2013USB 3.1USB 3.1 Gen 2 → USB 3.2 Gen 210 GbpsSuperSpeed+2017USB 3.2USB 3.2 Gen 2x220 GbpsSuperSpeed+ 20Gbps
注意:USB-IF 在 2019 年统一命名时,把 USB 3.0/3.1 全部改成 USB 3.2 家族,导致很多资料混乱。
比如 USB 3.0 现在官方叫 USB 3.2 Gen 1,但很多厂商仍写 USB 3.0。
2️⃣ 各版本技术特点
USB 3.0(USB 3.2 Gen 1)
发布时间:2008最大速率:5 Gbps(SuperSpeed)传输模式:1 条全双工差分通道编码方式:8b/10b(20% 编码开销,实际可用速率约 4 Gbps)兼容性:向下兼容 USB 2.0
USB 3.1(USB 3.2 Gen 2)
发布时间:2013
最大速率:10 Gbps(SuperSpeed+)
改进:
更高的信号调制频率编码改为 128b/132b(开销仅 3%,速率利用率提升)改善链路层流控和延迟
物理接口:可用 Type-A、Type-B、Type-C
USB 3.2(Gen 2x2)
发布时间:2017
最大速率:20 Gbps(SuperSpeed+ 20Gbps)
关键技术:
双通道传输(仅 Type-C 支持):利用两对 TX/RX 差分对并行传输仍采用 128b/132b 编码
兼容性:
向下兼容 USB 3.1 / 3.0 / 2.0但需要 USB-C 线缆和设备两端都支持 2x2 才能跑满 20 Gbps
3️⃣ 命名规则对照表(USB-IF 官方最新)
原发布名旧叫法新叫法(USB-IF 统一后)最大速率USB 3.0USB 3.1 Gen 1USB 3.2 Gen 15 GbpsUSB 3.1USB 3.1 Gen 2USB 3.2 Gen 210 GbpsUSB 3.2USB 3.2 Gen 2x2USB 3.2 Gen 2x220 Gbps
4️⃣ 速率与编码对比
版本最大信号速率编码方式编码开销理论有效速率USB 3.0 / 3.2 Gen 15 Gbps8b/10b20%~4 GbpsUSB 3.1 / 3.2 Gen 210 Gbps128b/132b~3%~9.7 GbpsUSB 3.2 Gen 2x22 × 10 Gbps128b/132b~3%~19.4 Gbps
5️⃣ 接口与线缆支持情况
USB Type-A / Type-B:只能跑单通道(5Gbps 或 10Gbps)
USB Type-C:
支持 USB 3.2 Gen 2x2(20Gbps)可同时传输 USB + 视频(DP Alt Mode)+ 电力(PD 协议)
6️⃣ 总结
如果是你 深度相机 + 激光雷达 USB 高速传输项目:
USB 3.0(5Gbps) 基本够用,但未来可能瓶颈USB 3.1(10Gbps) 更稳裕,延迟更低USB 3.2 Gen 2x2(20Gbps) 适合超高分辨率多路传输,但需要全套硬件支持(SoC、PHY、Type-C 线)
我可以帮你画一张 USB 3.0 → 3.1 → 3.2 技术进化图,把速率、编码、通道数、接口变化一次性串起来,你一眼就能记住。
这样以后看 USB 设备规格表就不会被命名搞糊涂。
你要我帮你画这张进化图吗?这样会更直观。