USB
關注創(chuàng)建者：阿軺YL 創(chuàng)建時間：2021-03-05
USB的實例教程
USB 3.1、USB Type-C、USB PD這幾個英文單詞應該是目前與USB接口相關的較熱門的英文單詞。大家或多或少都會在有意或者無意下接觸到與其相關的一些信息，但是相對于大部分人來說也僅僅是知道有這么一個東東，但是對其功能及用途卻并不了解。那么，USB 3.1、USB Type-C、USB PD到底是什么呢？
USB 3.1是什么?
USB 3.1其實跟USB 2.0、USB 3.0一樣都只是USB的一種傳輸標準，不同的傳輸標準對應不同的傳輸速度。就目前來說USB 3.1的傳輸速度要高于USB 3.0與USB 2.0。USB 2.0的較高傳輸速度可達480Mbit/s，USB 3.0的較高傳輸速度可達5Gbit/s，USB 3.1的較高傳輸速度可達10Gbit/s；USB 3.0的傳輸速度是USB 2.0的10倍，USB 3.1的傳輸速度也比USB 3.0要快2倍。
USB 3.1目前還有真假之分，假的USB 3.1被稱作USB 3.1 Gen1，傳輸速度較高可達5Gbit/s，只是USB 3.0換了個馬甲而已。真正的USB 3.1被稱作USB 3.1 Gen2，傳輸速度可達10Gbit/s。
展開 USB接口是計算機與外部設備之間傳輸數(shù)據(jù)的重要接口之一，它的演變和升級經(jīng)歷了多年的發(fā)展。本文將詳細介紹USB接口的發(fā)展歷程、應用領域、標準化進程以及未來趨勢。
USB接口最早出現(xiàn)在1994年，當時是由英特爾公司、微軟公司和惠普公司共同開發(fā)的。這個接口的設計初衷是為了解決計算機與外部設備之間的數(shù)據(jù)傳輸問題。當時的USB接口只有1.1版本，最大傳輸速率為12Mbps，而且只能用于連接鼠標、鍵盤等簡單的外設。
到了2000年，USB 2.0版本被推出，傳輸速率達到了480Mbps,同時還支持熱插拔功能，這使得用戶在使用過程中更加方便快捷。此外，USB 2.0還引入了分線器的概念，可以將一個USB接口分成多個接口，這對于需要同時連接多個設備的場合非常有用。
到了2008年，USB 3.0版本被推出，傳輸速率達到了5Gbps,同時還引入了集線器的概念，可以同時連接多個設備。此外，USB 3.0還支持電源傳輸和視頻輸出功能，這使得它在一些高端應用領域得到了廣泛的應用。
隨著移動設備的普及，USB接口也在不斷地升級和完善。到了2014年，USB Type-C接口被推出，它不僅可以實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和視頻輸出功能，還可以實現(xiàn)充電和數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p重功能。此外，Type-C接口還具有可逆性、高可靠性和兼容性好等特點，這使得它成為了未來移動設備的標準接口。
USB接口被廣泛應用于醫(yī)療設備的連接。例如，心電圖機、血壓計、血糖儀等設備都可以通過USB接口與計算機或移動設備進行連接和數(shù)據(jù)傳輸。這使得醫(yī)生可以更加方便地獲取患者的健康數(shù)據(jù)，從而更好地進行診斷和治療。
在工業(yè)控制領域，USB接口也被廣泛應用。例如，一些PLC(可編程邏輯控制器)設備可以通過USB接口與計算機進行通信，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和控制。
展開 但是Type-B USB接口就稍微有些尷尬了，因為論體積它并不比標準Type-A USB接口小多少，但是或許是設計之初并未考慮到今后的發(fā)展，導致了增加的針腳無處放置。因此Type-B USB3.0接口不得不改變了外觀，較Type-B USB2.0增加了高度。很少有廠家選用這個接口形式。
USB3.1接口與Type-C
USB3.1接口與USB3.0接口仍然以顏色來區(qū)分
在行業(yè)內(nèi)，USB3.0接口被做成藍色以便和USB2.0接口的黑色相區(qū)分。目前，華碩已經(jīng)推出了配備標準Type-A USB3.1接口的主板，其接口顏色為藍綠色，與USB3.0相區(qū)分。盡管USB協(xié)會并未對USB3.1的顏色做出規(guī)定，但是以顏色來區(qū)分也將是必然。
筆者再次重申，Type-C接口與USB3.1標準幾乎同時推出，Type-C的規(guī)范也確實是按照USB3.1所制定，因此USB3.1當然可以制作為Type-C類型，但Type-C≠USB3.1：比如諾基亞N1平板就采用了USB2.0規(guī)范的Type-C接口，而華碩Z97-K/USB3.1就使用了標準Type-A的USB3.1接口。
展開 USB按壓（Z+）
如上圖所示，USB壓桿加載力到45N時，USB焊錫紅圈所示區(qū)域中器件所處pcb位置壓應變較大，器件有失效風險。
USB按壓（X-）
壓桿加載力達到100N時位移1.0mm,保載后最大位移1.04mm， 卸載后壓桿不可恢復位移0.55mm。
USB按壓（X-）
如上圖所示，彩色區(qū)域為usb焊錫，其最大等效塑性應變4.93e-2，小于焊錫斷裂延伸率0.199，usb無脫焊風險。
USB按壓（X-）
如上圖所示，USB壓桿加載力到45N時，USB焊錫紅圈所示區(qū)域中器件所處pcb位置壓應變較大，器件有失效風險。
USB按壓（X+）
壓桿加載力達到100N時位移0.95mm, 保載后最大位移0.97,mm，卸載后壓桿不可恢復位移0.51mm。
USB按壓（X+）
如上圖所示，彩色區(qū)域為usb焊錫，其最大等效塑性應變5.16e-2，小于焊錫斷裂延伸率0.199，usb無脫焊風險。
USB按壓（X+）
如上圖所示，USB壓桿加載力到45N時，USB焊錫周邊器件所處位置無大應變區(qū)域，器件失效風險低。
總結(jié)：
USB雖然應用簡單，但是研發(fā)并不簡單。通過USB強度仿真分析，我們可以看出合理運用CAE仿真技術，可以有效地解決USB研發(fā)過程中一些技術上的難點和問題，降低開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期從而提升產(chǎn)品的市場競爭力。
展開 100
USB供電
在我們熟悉了USB-C標準的固定，讓我們簡單介紹一下USB供電和備用模式。
如上所述，使用USB Type-C標準的設備可以通過接口協(xié)商并選擇適當水平的功率流。這些功率協(xié)商是通過稱為USB Power Delivery的協(xié)議實現(xiàn)的，該協(xié)議是上面討論的CC線上的單線通信。下面的圖6顯示了一個示例USB供電，其中接收器向源發(fā)送請求并根據(jù)需要調(diào)整VBUS電壓。首先，要求提供9 V總線。在源穩(wěn)定總線電壓為9 V后，它會向接收器發(fā)送“電源就緒”消息。
然后，接收器請求一個5V總線，并且源提供它并再次發(fā)送“電源就緒”消息。
值得注意的是，“USB供電”不僅僅涉及與供電相關的談判，其他談判，例如與備用模式相關的協(xié)商，都是使用標準CC線上的供電協(xié)議完成的。
展開 
USB的最新內(nèi)容
聲卡音響（24bit/192K高品質(zhì)音質(zhì)）
24bit/192K高品質(zhì) USB耳麥/TYPE-C耳機/USB聲卡
這款非制冷型 USB 紅外熱像儀，不僅性能卓越，還配備了可更換鏡頭、豐富的工業(yè)配件以及 Optris 提供的免費專業(yè)軟件包，是滿足研究人員和過程工程師嚴苛需求的理想選擇。
工業(yè)級連接與集成
Xi 1M專為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）和自動化控制設計，具備強大的連接性和自主運行能力：
多重接口：標配以太網(wǎng)（Ethernet）和USB接口，支持模擬輸出（0/4-20mA）及數(shù)字過程接口。
現(xiàn)場總線兼容：無縫集成至Ethernet/IP、Modbus TCP/IP、Profinet等工業(yè)現(xiàn)場總線系統(tǒng)，是OEM設備集成的理想選擇。
芯片集成多路 I2C、SPI、USART 等通訊外設,1 路 12 位 ADC,2 路 DAC,13 個定時器,1 個 USB 2.0, 3路比較器,3 路運算放大器,1 個 LCD 驅(qū)動器。
PY32F071 系列微控制器的工作溫度范圍為- 40 ℃ ~ 85 ℃,工作電壓范圍 1.7 V ~ 5.5 V。
強大的軟件與系統(tǒng)集成
通過USB接口，PI 05M可與計算機無縫連接。用戶可利用功能強大的PIX Connect軟件進行熱圖像處理和數(shù)據(jù)采集，并解鎖線掃描、圖像合并等高級功能。對于系統(tǒng)集成商，Optris還提供開發(fā)工具包（SDK），以便為特定應用定制軟件解決方案。
PI 05M不僅僅是一個獨立設備，更是一個綜合系統(tǒng)的一部分。
無線連接與云技術：內(nèi)置Wi-Fi、藍牙和USB接口，支持數(shù)據(jù)實時上傳至云端（如Wabtec Scientific Cloud）。這使得管理人員可以遠程監(jiān)控現(xiàn)場檢測進度，實時獲取分析報告，實現(xiàn)了檢測數(shù)據(jù)的數(shù)字化管理。
數(shù)據(jù)安全：支持密碼保護和用戶權(quán)限管理，確保檢測參數(shù)和存儲數(shù)據(jù)的安全性，符合ISO質(zhì)量管理體系的要求。
CJC8972采用QFN24封裝；供電電壓范圍2.0V ~ 5.5V；能在低至1.8V的電源電壓下工作，可以作為主機或從機運行，具有各種主時鐘頻率，包括USB設備的12或24MHz，或標準的256fs頻率如12.288MHz和24.576MHz。不同的音頻采樣率（如96kHz, 48kHz, 44.1kHz...）可以直接由主時鐘產(chǎn)生，而不需要外部鎖相環(huán)。
無縫數(shù)據(jù)對接： 通過USB接口和PIXConnect軟件，工程師可以進行高級熱圖像記錄與分析。更重要的是，其模擬量輸出（0-10V/4-20mA）和數(shù)字I/O接口，支持將溫度數(shù)據(jù)直接映射為控制信號，與PLC等工業(yè)控制系統(tǒng)實現(xiàn)無縫對接，真正賦能智能制造的自動化決策。
場景一：通過專用軟件本地更新
對于單體智能提升閥或小型閥組，通常采用直連方式：
物理連接：使用專用的編程電纜（如USB轉(zhuǎn)串口線或IO-Link主站適配器）連接閥門的通信接口與電腦。
讀取信息：打開配置軟件，掃描連接的設備，軟件界面會顯示當前閥門的硬件版本和固件版本。
USB接口： 方便連接電腦進行數(shù)據(jù)分析和參數(shù)設置。
軟件支持： 配合免費的PIX Connect軟件，用戶可以進行線掃描、圖像合并、高溫報警及數(shù)據(jù)記錄。對于系統(tǒng)集成商，Optris還提供SDK開發(fā)包，方便進行二次開發(fā)和深度集成。
堅固耐用：無懼惡劣工業(yè)環(huán)境
工業(yè)現(xiàn)場往往伴隨著高溫、粉塵和震動。Optris PI 1M采用堅固的鋁制外殼，防護等級達到IP67，防塵防水。
