在過去的14年里，通用串行總線(USB)已經(jīng)成為將各種設(shè)備連接至計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口。無論是外部硬盤驅(qū)動(dòng)器、相機(jī)、鼠標(biāo)、打印機(jī)還是掃描儀，在各種設(shè)備之間進(jìn)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(shí)現(xiàn)的。該接口無疑是通用的。

USB技術(shù)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(biāo)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(xiàn)12 MB/s的傳輸速率。USB 2.0問世于2001年，實(shí)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(jì)算機(jī)連接的通用串行總線(USB)標(biāo)準(zhǔn)的第三個(gè)主要版本。除了其它改進(jìn)之外，USB 3.0還增加了一種被稱為“超高速”(SS)的全新傳輸模式，能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)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(lán)色端口或插頭上的SS大寫字母。

名為USB 3.1的后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)已于2013年7月推出，可提供高達(dá)10 GB/s的傳輸速率(1.25 GB/s，稱為“SuperSpeed+”)，與Thunderbolt的第一個(gè)版本在速度上勢(shì)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(shè)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(jī)、CD刻錄機(jī)和視頻設(shè)備等需要更高帶寬、更大吞吐量的外設(shè)現(xiàn)在也可以用USB進(jìn)行連接了。此外，它還允許多個(gè)高速設(shè)備同時(shí)運(yùn)行。USB 2.0的另一個(gè)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)可顯著提高總線利用率，進(jìn)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(gòu)中，僅用一條雙向數(shù)據(jù)管道即可在任何給定的時(shí)間實(shí)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(dá)到九條，并采用單播雙單工數(shù)據(jù)接口，允許兩個(gè)單向數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸機(jī)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(jī)制使得機(jī)器視覺相機(jī)廠商能夠構(gòu)建高吞吐量USB 3.0相機(jī)。這不僅為集成商大幅節(jié)省成本創(chuàng)造了機(jī)遇，同時(shí)還能提高整個(gè)系統(tǒng)的速度和效率。用戶現(xiàn)在能夠在使用更少相機(jī)的同時(shí)仍然借助高分辨率USB 3.0相機(jī)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(shí)現(xiàn)了比USB 2.0更強(qiáng)大的功率輸出。USB 3.0設(shè)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(shù)據(jù)事務(wù)處理必須由主機(jī)發(fā)起的通信架構(gòu)。主機(jī)會(huì)頻繁地輪詢?cè)O(shè)備并請(qǐng)求數(shù)據(jù)，設(shè)備只會(huì)在主機(jī)發(fā)出請(qǐng)求的情況下傳輸數(shù)據(jù)。高輪詢頻率會(huì)增加功耗和傳輸延遲，因?yàn)橹挥性谥鳈C(jī)輪詢?cè)O(shè)備時(shí)才會(huì)傳輸數(shù)據(jù)。USB 3.0在該通信模式的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，不僅通過最小化輪詢頻率降低了傳輸延遲，還允許設(shè)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(shí)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(shè)備提供高達(dá)7.5W的功率。此外，USB 3.0還可根據(jù)是否有設(shè)備被激活以提供進(jìn)入和退出低功耗狀態(tài)的改良機(jī)制，從而消除了耗能較大的輪詢。

電纜長(zhǎng)度

用于USB 2.0設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)最大電纜長(zhǎng)度為5米。USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)沒有指定標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度;目前USB 3.0支持的最大電纜長(zhǎng)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(jī)不同，源于USB 3.0相機(jī)的時(shí)戳更加精確，并且能夠模擬FireWire相機(jī)1394周期定時(shí)器的精確度。

PHY寄存器和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

可以在總線上查看USB 3.0相機(jī)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。但無法獲得PHY節(jié)點(diǎn)信息。USB 2.0相機(jī)沒有提供用于查看拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或PHY節(jié)點(diǎn)信息的接口。

USB 3.0視覺

目前存在著幾種針對(duì)常用接口(如針對(duì)FireWire的IIDC接口以及針對(duì)以太網(wǎng)的GigE Vision接口)的機(jī)器視覺標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)為訪問和控制機(jī)器視覺相機(jī)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(shí)現(xiàn)互操作性。盡管目前沒有針對(duì)USB 2.0相機(jī)的相機(jī)控制標(biāo)準(zhǔn)，但針對(duì)USB 3.0相機(jī)的名為USB3視覺的全新標(biāo)準(zhǔn)已于2013年獲得批準(zhǔn)。USB3視覺建立在常用的GeniCam標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，定義了USB 3.0的相關(guān)要求、設(shè)備標(biāo)識(shí)和控制接口、數(shù)據(jù)流機(jī)制、機(jī)械要求以及測(cè)試框架。

下表總結(jié)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(zhǎng)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(shì)再加上USB 3.0已經(jīng)成為消費(fèi)者市場(chǎng)中的標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)已經(jīng)成為相機(jī)的實(shí)際之選，為2013年1月USB 3.0視覺標(biāo)準(zhǔn)獲得官方認(rèn)可奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。