USB 從首次推出以來便迅速發展。每個USB世代之間的主要差異在於資料傳輸速度和供電輸出。從根本上說，USB充當橋樑，以實現電腦與周邊裝置之間的順暢連接。同時以驚人的速度傳輸資料和供電的能力使USB成為眾多感測器和裝置最受歡迎的連接埠之一，尤其適用於計算解決方案。因此，USB標準不僅廣泛應用於商業，還應用於許多工業應用。也就是說，本部落格將解釋每個USB世代之間的差異及其對工業應用的影響。
什麼是USB及其主要用途？
USB代表通用序列匯流排。基本上，USB是一種熱插拔數位資料介面標準，可讓電腦為周邊裝置和其他裝置供電和通訊。USB幾乎可以在所有電腦硬體上找到，例如智慧型手機、個人電腦、桌上型電腦，甚至是工業電腦。USB於1996年建立，並已成為通用輸入/輸出裝置連接器的標準。此外，USB取代了用於連接製造線中許多機器組件、控制器或感測器的專有纜線，使其成為一種USB標準，因此對工業應用產生了重大影響。因此，USB標準已在工業應用中普及。
不同類型的USB連接埠和連接器
USB連接埠和連接器是電腦與周邊裝置之間的實體橋樑。資料介面意味著在兩個連接的裝置之間來回傳輸資料，這需要一個媒體來傳輸資料。USB連接埠和它們各自的連接器都充當裝置內的通訊路徑，提供電源和資料傳輸。第一種USB連接埠是type-A和type-B，後來又出現了它們的mini和micro版本，micro-B SuperSpeed，最後是USB Type-C連接埠。
鳴謝：Houk Consulting了解不同類型的USB纜線和連接埠
USB世代有多少個版本？
USB 1.0
USB 1.0於1996年1月推出，隨後於1998年9月推出USB 1.1。這些版本的最大速度可達12 Mbps，最初旨在簡化滑鼠和鍵盤等2個簡單裝置與電腦之間的快速連接。但問題是USB 1.0不允許使用延長線和供電，這使其難以進入市場。因此，USB 1.1是USB 1.0的更新版本，並開啟了USB作為資料介面的普遍採用。
相容性：USB Type A和Type B
USB 2.0
USB作為許多現代裝置的通用標準，鼓勵了USB的發展，以滿足使用者對更快、更可靠速度的需求。因此，USB 2.0於2000年4月發布，提供高達480 Mbps的更高速度，據信比USB 1.1版本快40倍。此外，USB 2.0具有向下相容性，允許使用者使用以前的USB版本連接到新採用的USB 2.0電腦，反之亦然。最後，USB 2.0以其更可靠的資料傳輸速度和2.5W、5V、最大500mA電流的供電，成功取代了上一個USB版本。
相容性：USB Type A、Type B、Mini A、Mini B、Mini AB、Micro A、Micro B、Micro AB。
USB 3.2 Gen 1 – SuperSpeed USB 5Gbps
科技的進步進一步推動了IoT裝置的採用，尤其是在工業應用中。因此，頻寬需求大幅增加，以實現更可靠和順暢的資料傳輸速度。USB 3.2 Gen 1，也稱為SuperSpeed USB 5Gbps，提供高達5Gbps的資料傳輸速度。最重要的是，USB 3.2版本採用全雙工模式，允許兩個連接的裝置同時傳輸和接收資料。因此，由於其顯著提升的資料傳輸速度，尤其是在全雙工模式下，此USB版本已成功吸引許多行業。
相容性：USB type A、type B和Micro B SuperSpeed
USB 3.2 Gen 2 - SuperSpeed USB 10Gbps
USB 3.2 Gen 2，以前稱為USB 3.1，現在提供高達10 Gbps的資料傳輸速度。為了避免混淆，USB 3.2 Gen 2通常被稱為「SuperSpeed USB 10 Gbps」。這項特定的升級將上一個USB版本的最大傳輸速率翻了一番，顯著提升了性能，以滿足儲存和顯示應用的計算要求。此外，USB 3.2 Gen 1和Gen 2均採用USB PD，透過支援的硬體提供高達20V的5A電源，潛在功率為100瓦。
相容性：USB type A、Type B、Micro B SuperSpeed和type-C
USB 3.2 Gen 2x2 和 USB4 – USB Type-C
USB 3.2 Gen 2x2於2017年8月發布；這次針對type-C連接器進行了最重要的更新，使其具有相容性。此版本的USB提供高達20Gbps的資料傳輸速度，也稱為SuperSpeed USB 20Gbps。此外，type-c連接埠支援反向插入，簡化了其應用。雖然USB 3.2 Gen 2和USB4在資料傳輸速度方面顯著提升，但僅支援較短距離的傳輸。因此，在工業應用中，現有的工業應用仍然更偏好並廣泛使用以前的USB版本。
相容性：USB type-C
不同顏色的USB世代代表什麼？
每個USB世代都可以透過其配對連接埠或連接器的顏色來識別。這項功能使USB使用者能夠快速有效地用肉眼區分它們及其功能。以下是每種顏色的規格：
- 黑色和白色： USB 1.1和USB 2.0世代。
- 藍色： USB 3.2 Gen 1 SuperSpeed
- 綠色： USB 3.2 Gen 1
- 紅色： USB 3.2 Gen 2 指的是持續供電連接埠
USB在工業應用中為何重要？
USB為個人電腦提供極快的數位資料介面和熱插拔連接，使USB成為工業應用的正確選擇。許多工業應用需要直接介面到工業電腦進行資料分析、監控、資料收集和擷取。因此，USB標準已普遍採用20多年，這使其成為在電腦和周邊裝置之間提供可靠介面的最佳選擇，特別是隨著USB3 Vision的到來。
USB3 Vision 於 2013 年首次推出，它為工業相機應用創建了一個新的通用標準，以簡化應用程式並減少來自不同行業的專有纜線。此外，USB3 Vision 成為 GenICam 標準，這是工業機械相機的程式設計介面。因此，USB3 Vision 和 GenICam 實現了高頻寬和低延遲的介面以及供電能力。因此，USB 標準連接埠存在於大多數工業機械相機上，以簡化其隨插即用功能的實施，並減少不同電纜連接器的不必要成本。
USB 在工業應用中的優勢
- 向下相容性
所有 USB 版本都向下相容，因此使用者不必擔心電腦和周邊設備之間的 USB 連接埠版本。只要標準連接埠相同，它們就可以連接。因此，這為工業應用帶來了便利，節省了升級不斷變化的 USB 版本所需的成本，從而降低了總擁有成本。
- 熱插拔
USB 的熱插拔功能至關重要，尤其是在工業應用中。此功能允許工業在不關閉或重啟正在運行的系統的情況下更換或升級設備。
- 供電能力
USB 版本可以為設備供電，而無需額外的電源。因此，USB 系統不需要不同的電源線，這使得整個系統更便攜，並消除了額外的佈線成本。
- 可擴充性
一個 USB 插槽並不意味著它只能連接一個設備。此外，一個 USB 插槽使電腦（主機）能夠透過使用 USB 集線器連接多達 127 個不同的設備。然而，隨著連接的設備增多，由於單個 USB 訊號上更多的 USB 頻寬分區，可能會顯著降低資料傳輸速率。
具有 USB 介面的工業應用？
USB 標準已廣泛用於連接工業應用中的機器組件、可程式邏輯控制器 (PLC) 和感測器。此外，USB 通常作為連結，幫助將原始資料從感測器傳輸到電腦進行資料分析和擷取。以下是一些需要 USB 連接埠連接的工業應用：
- 生產線： USB 能夠為相機和感測器供電並傳輸資料，使 USB 介面成為生產線基礎設施設置的一大資產。
- 機器人自動化： 目標是將資料傳輸到電腦，進行預測，並將可操作的命令傳輸給機器人。
- 城市和監控：為了監控城市狀況，電腦通常需要連接城市各處的各種攝像頭和感測器。
- 農業監控：確保所有植物狀況良好，使電腦與感測器和開關之間建立連接，以便在需要時採取特定行動。
- 資訊站和自動販賣機管理： 閘道和電腦與各種 USB 周邊設備通信，例如攝像頭、印表機、NFC/RFID、輸入鍵盤等。
常見問題 (FAQ)：
什麼是 USB 版本？
USB 是一種標準的數位資料介面，作為連接電腦與其他周邊設備的橋樑。USB 於 1996 年首次推出，並從最初的 USB 1.0、1.1、2.0、3.2 Gen 1、3.2 Gen 2、3.2 Gen 2x2 發展到 USB4。因此，USB 現在已成為資料介面和供電的通用標準。
一個 USB 連接埠可以連接多少個設備？
USB 是一種標準的數位資料介面，作為連接電腦與其他周邊設備的橋樑。USB 於 1996 年首次推出，從那時起一直快速發展。因此，USB 現在已成為資料介面和供電的通用標準。
USB 版本有多少個版本？
USB 標準自首次建立以來就不斷演進。2019 年，他們推出了 USB4，這是四個 USB 版本中的第七個版本。這七個版本包括 USB1.0、1.1、2.0、3.2 Gen 1、3.2 Gen 2、3.2 Gen 2x2 和 USB4。
USB 是否用於工業應用？
是的，USB 在熱插拔、向下相容性和可擴充性方面的關鍵特性使其成為工業應用的理想選擇。尤其是隨著USB 標準的廣泛採用，工業連接機器對機器設備和周邊設備變得更加容易。
USB 和 Thunderbolt 有什麼區別？
Thunderbolt 纜線與 USB4 Type-C 設備和纜線相容，但它們並不完全相同。Thunderbolt 是由 Intel 和 Apple 合作開發的，而 USB4 則是由 USB 實施者論壇 (USB-IF) 開發的。USB-C 指的是 Thunderbolt 和 USB4 使用的連接器。此外，Thunderbolt 3 和 USB4 具有非常相似的功能，它們可以傳輸高達 20 到 40Gbps 的資料。相比之下，Thunderbolt 4 的資料傳輸速率最高可達 40Gbps，並且還可以連接外部 4K 顯示器，使其在與 USB4 比較時脫穎而出。
