【導讀】在過去的14年里，通用串行總線（USB）已經(jīng)成為將各種設備連接至計算機的標準接口。無論是外部硬盤驅(qū)動器、相機、鼠標、打印機還是掃描儀，在各種設備之間進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢磉B接方式一般都是通過USB電纜實現(xiàn)的。該接口無疑是通用的。但是歷經(jīng)了USB 3.0和USB 2.0時代，他們到底有啥差別呢？
USB技術自1993年以來已歷經(jīng)20多年的發(fā)展。第一代官方定義USB 1.0于1996年正式推出。它可為子通道鍵盤和鼠標提供1.5MB/s的低速傳輸速率，并在全速通道狀態(tài)下實現(xiàn)12 MB/s的傳輸速率。USB 2.0問世于2001年，實現(xiàn)了最高480 MB/s高速傳輸速率的跨越式發(fā)展。2010年，USB 3.0終于上市。
USB 3.0 (超高速USB)
USB 3.0是用于計算機連接的通用串行總線（USB）標準的第三個主要版本。除了其它改進之外，USB 3.0還增加了一種被稱為“超高速”（SS）的全新傳輸模式，能夠?qū)崿F(xiàn)高達5 GB/s（625 MB/s）的數(shù)據(jù)傳輸速率，是USB 2.0 480 MB/s（60 MB/s）這一高速模式的十倍多。除了USB 3.0電纜上使用的連接器不同之外，各種USB 3.0連接器還有區(qū)別于2.0版本的藍色端口或插頭上的SS大寫字母。
名為USB 3.1的后續(xù)標準已于2013年7月推出，可提供高達10 GB/s的傳輸速率（1.25 GB/s，稱為“SuperSpeed+”），與Thunderbolt的第一個版本在速度上勢均力敵。
USB 2.0 (高速USB)
2002年推出了更新的規(guī)范USB 2.0，也稱為高速 USB 2.0。它將PC至USB設備的數(shù)據(jù)傳輸速率提高到480 Mbps，比USB 1.1規(guī)范快了40倍。數(shù)碼相機、CD刻錄機和視頻設備等需要更高帶寬、更大吞吐量的外設現(xiàn)在也可以用USB進行連接了。此外，它還允許多個高速設備同時運行。USB 2.0的另一個重要特性是它可通過Windows更新支持Windows XP。
物理區(qū)別
USB 2.0和USB 3.0的物理區(qū)別在于連線數(shù)量。這種全新拓撲結構可顯著提高總線利用率，進而提升系統(tǒng)的吞吐量。USB 2.0采用四線連接，支持半雙工通信。在該架構中，僅用一條雙向數(shù)據(jù)管道即可在任何給定的時間實現(xiàn)數(shù)據(jù)單向傳輸。相比之下，USB 3.0增加了五條連線，使連線總數(shù)達到九條，并采用單播雙單工數(shù)據(jù)接口，允許兩個單向數(shù)據(jù)管道分別處理一個單向通信。
更大帶寬
USB 3.0改進了USB的批量數(shù)據(jù)傳輸機制。批量傳輸方法的有效可用帶寬大約為400MB/s，大約是USB 2.0的十倍；這種重要的傳輸機制使得機器視覺相機廠商能夠構建高吞吐量USB 3.0相機。這不僅為集成商大幅節(jié)省成本創(chuàng)造了機遇，同時還能提高整個系統(tǒng)的速度和效率。用戶現(xiàn)在能夠在使用更少相機的同時仍然借助高分辨率USB 3.0相機覆蓋相同的成像區(qū)域。此外，更大帶寬還允許更快的幀速以及更高的系統(tǒng)性能。
功率輸出
USB 3.0還提供了更高效的電源管理功能，并實現(xiàn)了比USB 2.0更強大的功率輸出。USB 3.0設備在超高速模式下工作的可支持900mA電流，這就將總輸出功率從2.5 W提高到了4.5W（電壓為5V時）。
更好的通信質(zhì)量
USB 2.0采用數(shù)據(jù)事務處理必須由主機發(fā)起的通信架構。主機會頻繁地輪詢設備并請求數(shù)據(jù)，設備只會在主機發(fā)出請求的情況下傳輸數(shù)據(jù)。高輪詢頻率會增加功耗和傳輸延遲，因為只有在主機輪詢設備時才會傳輸數(shù)據(jù)。USB 3.0在該通信模式的基礎上進行了改進，不僅通過最小化輪詢頻率降低了傳輸延遲，還允許設備盡可能快地傳輸數(shù)據(jù)。
低功耗和更高供電能力
USB 3.0能夠在降低功耗的同時提高支持和輸出功率的容量。USB電池充電規(guī)范1.2版的推出允許向USB 3.0設備提供高達7.5W的功率。此外，USB 3.0還可根據(jù)是否有設備被激活以提供進入和退出低功耗狀態(tài)的改良機制，從而消除了耗能較大的輪詢。
電纜長度
用于USB 2.0設備的標準最大電纜長度為5米。USB 3.0標準沒有指定標準長度；目前USB 3.0支持的最大電纜長度為3米。
時戳
與精度范圍介于0至125 us之間的USB 2.0相機不同，源于USB 3.0相機的時戳更加精確，并且能夠模擬FireWire相機1394周期定時器的精確度。
PHY寄存器和網(wǎng)絡拓撲結構
可以在總線上查看USB 3.0相機的網(wǎng)絡拓撲結構。但無法獲得PHY節(jié)點信息。USB 2.0相機沒有提供用于查看拓撲結構或PHY節(jié)點信息的接口。
USB 3.0視覺
目前存在著幾種針對常用接口（如針對FireWire的IIDC接口以及針對以太網(wǎng)的GigE Vision接口）的機器視覺標準。這些標準為訪問和控制機器視覺相機提供了一種常用方法，提高了易用性，允許各種軟硬件廠商之間實現(xiàn)互操作性。盡管目前沒有針對USB 2.0相機的相機控制標準，但針對USB 3.0相機的名為USB3視覺的全新標準已于2013年獲得批準。USB3視覺建立在常用的GeniCam標準的基礎上，定義了USB 3.0的相關要求、設備標識和控制接口、數(shù)據(jù)流機制、機械要求以及測試框架。
下表總結了USB 2.0和USB 3.0之間的一些重要規(guī)范差異
USB 3.0或超高速USB憑借6（與IEEE 1394b相比）至9倍（與USB 2.0相比）的更高帶寬、更出色的誤差管理功能、更高效的供電、更長的電纜、更低的延遲和抖動時間，克服了上述所有限制因素，這些優(yōu)勢再加上USB 3.0已經(jīng)成為消費者市場中的標準這一事實，許多硬件都支持本地USB 3.0，這使得該接口在短短一年內(nèi)已經(jīng)成為相機的實際之選，為2013年1月USB 3.0視覺標準獲得官方認可奠定了堅實的基礎。
