將許多裝置連接到我們的筆記型電腦和智慧型手機、為它們充電，以及以閃電般的速度傳輸數據，這一切都輕而易舉，是不是很吸引人？當您意識到這一切都是透過 USB 普遍實現時，會更覺得有趣。
在本文中，您將了解 USB 的基礎知識，重點介紹兩種最受歡迎的 USB 形式：USB-A 和 USB-C，以及它們之間的差異、優缺點，以及在工業嵌入式系統中的應用。
USB 代表什麼？
USB 是 Universal Serial Bus 的縮寫。但這到底意味著什麼？
USB 中的 U 代表 Universal (通用)，指連接、供電和在主機與設備之間傳輸數據的物理和操作標準都符合普遍接受的標準。USB 旨在簡化電腦與滑鼠、鍵盤、遊戲機、印表機和相機等周邊設備之間的連接。
USB 中的 S 代表 Serial (串行)，指數據以串行方式傳輸，一次傳輸一位數據。
USB 中的 B 代表 BUS (匯流排)，是用於承載電子數據的電線或電線集合，是電腦上數據進出設備的位置。
簡而言之，USB 是連接電子系統中各種設備的連接器在結構和操作規範方面的通用標準。
USB 的主要優點是什麼？
除了設備之間的連接便利性外，USB 的一個主要優點是熱插拔，即設備可以在不重啟電腦的情況下從系統中移除或更換。較舊的電腦在添加或移除設備時需要重新啟動。USB 也具有自我組態功能，這表示使用者無需配置詳細資訊，並減少了使用者可調整的介面設定。這意味著設備之間的連接快速、方便且容易，使其成為每個人都可以使用的快速簡便的連接器。
USB 2.0 和 3.0 有什麼區別？
USB 的外觀不僅發生了變化，資料傳輸速度也隨著時間演進。這以 USB 的每個「世代」發布為標誌。除了 USB 2.0 和 3.0 之間傳輸速度和介面的差異外，最新一代的 USB 4.0 還擁有許多前幾代 USB 所沒有的額外優勢。這些數字和小數點確實令人困惑，可能有些難以記住，可以透過使用它們的替代名稱來解決。
請參閱下表，全面比較 USB 世代及其相關功能。
| USB 世代 | 資料傳輸速度 | 最大功率輸出 (W) | 連接器相容性 | 纜線長度 | 替代名稱 | 其他功能 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| USB 1.0 | 1.5 Mbps | 2.5 | USB-A USB-B |
3m |
|
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| USB 1.1 | 12 Mbps | 2.5 | USB-A USB-B |
3m | ||
| USB 2.0 | 480 Mbps | 2.5 | USB-A USB-B Mini-USB Micro-USB |
5m | 高速 USB High-Speed USB |
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| USB 3.0 | 5 Gbps | 4.5 | USB-A USB-B Micro-USB 3.0 USB-C |
3m | 超高速 USB |
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| USB 3.1 | 10 Gbps | 7.5 | USB-A USB-B Micro-USB 3.1 USB-C |
3m | 超高速+ USB USB 3.1 Gen 1 |
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| USB 3.2 | 10 Gbps | 100 | USB-A USB-B Micro-USB 3.2 USB-C |
3m | 超高速+ USB USB 3.1 Gen 2 USB 3.2 Gen 1 USB 3.2 Gen 2 |
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| USB 3.2 Gen 2x2 | 20 Gbps | |||||
| USB 4.0 | 20 Gbps 40 Gbps |
240 | USB-C |
0.8m | 超高速 USB 20Gbps USB 4 Gen 2x2 Thunderbolt 4 |
DisplayPort 1.4 Thunderbolt 4 |
USB 4.0 和 USB Type-C 的選用功能
最新一代的 USB 是 USB 4.0，具有最高的 40Gbps 傳輸速度，並附帶許多選用功能。USB Gen 4.0 僅與 USB-C 介面相容，因其額外的可客製化功能、向下相容性（表示它與舊版本組件相容）以及高達 240 瓦的電源供應而吸引買家。
USB 4.0 的選用功能包括：
- PCIe 隧道（沿 USB 連接安全地將 PCIe 數據從一個設備傳輸到另一個設備）
- 替代模式（USB 埠上的附加晶片，將訊號轉換為與 USB 不同的訊號）
- Thunderbolt 替代模式（一種同時支援快速數據傳輸、高視訊解析度輸出和充電的連接協定）。請務必注意，Thunderbolt 是獨立於 USB 的協定，並非所有 USB-C 連接器都與 Thunderbolt 相容。
由於 USB 4.0 旨在用於小型設備，因此這些可選的優勢可以得到充分利用，但這取決於您現有硬體的能力和實施情況。因此，如果您正在為更大、更強大的設備供電，那麼使用 USB 4.0 及其可選功能可能會有一些缺點，尤其是在「菊花鏈」（即串聯連接設備）的情況下。
在此了解所有關於不同世代 USB 的資訊
USB-A 和 USB-C 有什麼區別？
既然我們已經熟悉了 USB 的真正含義、其目的、功能和世代，那麼讓我們快速比較一下 USB-A 和 USB-C。
USB-A 是一種受歡迎的連接器，由於其多功能性、可靠性和可用性而廣泛應用於許多裝置。然而，隨著時間的推移，使用者在試圖正確插入 USB-A 埠時感到沮喪。
USB 介面連接器的最新版本是 USB-C，設計於 2014 年，外形呈矩形，但邊緣圓潤，無需擔心方向是否正確，因為它是可逆的。這種新設計使 USB 成為更人性化的連接器，其可逆功能不僅適用於連接器本身，也適用於其供電和充電能力，無需傳統 USB-A（3.0 世代之前）的傳統主/從協定。
那麼，USB-A 還是 USB-C？
USB-A 備受青睞，是人們最熟悉的連接埠，因為它已經存在很長時間了，確切地說是 27 年。儘管 USB-C 已經出現並旨在成為新的標準 USB 連接，因為它具有有利的傳輸速度和更強大的供電能力，但 USB-A 在未來一段時間內仍將存在。對於不需要每 3 年更換一次系統（如終端使用者）且維護使用 USB-A 連接埠的設備生態系統的行業來說，USB-C 提供的速度和電源不一定需要，而最新一代的 USB-A 也能滿足需求。
仍在使用 USB-A 連接埠的日常硬體和周邊設備範例如下：
- 鍵盤
- 耳機
- 筆記型電腦
- 揚聲器
- 行動電源
- SATA SSD/HDD 儲存裝置
- NVMe SSD 儲存裝置
- 高速相機
- USB-C 集線器，用於連接 HDMI、LAN、SD 卡和 USB-A
用於工業解決方案和嵌入式系統的 USB-A 與 USB-C
USB 4.0 和 USB-C 進步所帶來的優勢，例如更高的供電能力、更快的資料傳輸和替代模式，USB-C 無疑是所有 USB 連接的未來。畢竟，這就是其設計目的。儘管 USB-C 在優勢和進步方面取得了飛躍，但 USB-A 在當今的工業和嵌入式應用中仍然佔有一席之地。由於 USB-A 多年來一直是傳統標準，許多產品過去和現在仍然生產帶有 USB-A 埠的產品。由於工業系統的使用壽命可達 5-10 年，這取決於其應用和行業，因此 USB-C 在工業嵌入式領域的需求增長可能還需要一段時間。
決定從 USB-A 轉向 USB-C 的企業可能需要對其硬體生態系統進行大規模轉變，我們談論的是數十、數百甚至數千台電腦。由於 USB-A 和 USB 3.2 Gen 2 的功能滿足低功率系統應用需求，因此 USB-C 對於某些工業應用可能沒有需求。
然而，隨著技術的發展以及對資料傳輸、速度和連接性不斷增長的需求，USB-A 確實存在缺點，例如佔用空間較大且缺乏可逆性，這在空間受限的應用中以及對於需要更強大的數據採集和處理能力（如邊緣 AI）要求更高的應用中可能會很麻煩。
總體而言，USB-C 提供更大的靈活性、連接性和更人性化的體驗。它因其增強的功能而逐漸受到重視，而 USB-A 則繼續用於尚未過渡的傳統系統。
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