【導讀】在過(guò)去的14年里，通用串行總線(xiàn)（USB）已經(jīng)成為將各種設備連接至計算機的標準接口。無(wú)論是外部硬盤(pán)驅動(dòng)器、相機、鼠標、打印機還是掃描儀，在各種設備之間進(jìn)行數據傳輸的物理連接方式一般都是通過(guò)USB電纜實(shí)現的。該接口無(wú)疑是通用的。但是歷經(jīng)了USB 3.0和USB 2.0時(shí)代，他們到底有啥差別呢？
USB技術(shù)自1993年以來(lái)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(pán)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(shí)現12 MB/s的傳輸速率。USB 2.0問(wèn)世于2001年，實(shí)現了最高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(xiàn)（USB）標準的第三個(gè)主要版本。除了其它改進(jìn)之外，USB 3.0還增加了一種被稱(chēng)為“超高速”（SS）的全新傳輸模式，能夠實(shí)現高達5 GB/s（625 MB/s）的數據傳輸速率，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連接器還有區別于2.0版本的藍色端口或插頭上的SS大寫(xiě)字母。
名為USB 3.1的后續標準已于2013年7月推出，可提供高達10 GB/s的傳輸速率（1.25 GB/s，稱(chēng)為“SuperSpeed+”），與Thunderbolt的第一個(gè)版本在速度上勢均力敵。
USB 2.0 (高速USB)
2002年推出了更新的規范USB 2.0，也稱(chēng)為高速 USB 2.0。它將PC至USB設備的數據傳輸速率提高到480 Mbps，比USB 1.1規范快了40倍。數碼相機、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在也可以用USB進(jìn)行連接了。此外，它還允許多個(gè)高速設備同時(shí)運行。USB 2.0的另一個(gè)重要特性是它可通過(guò)Windows更新支持Windows XP。
物理區別
USB 2.0和USB 3.0的物理區別在于連線(xiàn)數量。這種全新拓撲結構可顯著(zhù)提高總線(xiàn)利用率，進(jìn)而提升系統的吞吐量。USB 2.0采用四線(xiàn)連接，支持半雙工通信。在該架構中，僅用一條雙向數據管道即可在任何給定的時(shí)間實(shí)現數據單向傳輸。相比之下，USB 3.0增加了五條連線(xiàn)，使連線(xiàn)總數達到九條，并采用單播雙單工數據接口，允許兩個(gè)單向數據管道分別處理一個(gè)單向通信。
更大帶寬
USB 3.0改進(jìn)了USB的批量數據傳輸機制。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(jué)相機廠(chǎng)商能夠構建高吞吐量USB 3.0相機。這不僅為集成商大幅節省成本創(chuàng )造了機遇，同時(shí)還能提高整個(gè)系統的速度和效率。用戶(hù)現在能夠在使用更少相機的同時(shí)仍然借助高分辨率USB 3.0相機覆蓋相同的成像區域。此外，更大帶寬還允許更快的幀速以及更高的系統性能。
功率輸出
USB 3.0還提供了更高效的電源管理功能，并實(shí)現了比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(shí)）。
更好的通信質(zhì)量
USB 2.0采用數據事務(wù)處理必須由主機發(fā)起的通信架構。主機會(huì )頻繁地輪詢(xún)設備并請求數據，設備只會(huì )在主機發(fā)出請求的情況下傳輸數據。高輪詢(xún)頻率會(huì )增加功耗和傳輸延遲，因為只有在主機輪詢(xún)設備時(shí)才會(huì )傳輸數據。USB 3.0在該通信模式的基礎上進(jìn)行了改進(jìn)，不僅通過(guò)最小化輪詢(xún)頻率降低了傳輸延遲，還允許設備盡可能快地傳輸數據。
低功耗和更高供電能力
USB 3.0能夠在降低功耗的同時(shí)提高支持和輸出功率的容量。USB電池充電規范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還可根據是否有設備被激活以提供進(jìn)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(xún)。
電纜長(cháng)度
用于USB 2.0設備的標準最大電纜長(cháng)度為5米。USB 3.0標準沒(méi)有指定標準長(cháng)度；目前USB 3.0支持的最大電纜長(cháng)度為3米。
時(shí)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(shí)戳更加精確，并且能夠模擬FireWire相機1394周期定時(shí)器的精確度。
PHY寄存器和網(wǎng)絡(luò )拓撲結構
可以在總線(xiàn)上查看USB 3.0相機的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構。但無(wú)法獲得PHY節點(diǎn)信息。USB 2.0相機沒(méi)有提供用于查看拓撲結構或PHY節點(diǎn)信息的接口。
USB 3.0視覺(jué)
目前存在著(zhù)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(jué)標準。這些標準為訪(fǎng)問(wèn)和控制機器視覺(jué)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(chǎng)商之間實(shí)現互操作性。盡管目前沒(méi)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(jué)的全新標準已于2013年獲得批準。USB3視覺(jué)建立在常用的GeniCam標準的基礎上，定義了USB 3.0的相關(guān)要求、設備標識和控制接口、數據流機制、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(cháng)的電纜、更低的延遲和抖動(dòng)時(shí)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(chǎng)中的標準這一事實(shí)，許多硬件都支持本地USB 3.0，這使得該接口在短短一年內已經(jīng)成為相機的實(shí)際之選，為2013年1月USB 3.0視覺(jué)標準獲得官方認可奠定了堅實(shí)的基礎。
