2021年03月16日 | USB 3.2，激发Type-C连接器性能潜力

USB作为这个地球上大概普及的接口标准，在版本划分上一度是很清楚的。但是进入USB 3.x时代之后，标准制定组织USB-IF似乎不按套路出牌了。以前，USB 0.9/1.0/1.1版都有个Full Speed(全速)的别名，USB 2.0版则还叫做High Speed(高速)。USB 2.0诞生八年半之后，2008年1月份，USB 3.0正式发布，传输速度从480Mbps大幅升至5Gbps，带来了全新飞跃，同时也有了新名字SuperSpeed(超速)。然而，2013年7月份，USB 3.1发布，速度翻番至10Gbps，很好很强大，但这个时候USB-IF就开始胡闹了，很快就把USB 3.0改名为USB 3.1 Gen 1，新的USB 3.1则叫做USB 3.1 Gen 2。

2017年9月份，USB 3.2又来了，虽然版本号依然变化不大，但速度再次翻番为20Gbps，已经追上雷电2并达到了雷电3的一半，非常激进。根据最新公布的规范，USB 3.0、USB 3.1的版本命名都将彻底消失，统一被划入USB 3.2的序列，三者分别再次改名叫做USB 3.2 Gen 1、USB 3.2 Gen 2、USB 3.2 Gen 2x2。

尽管听起来像USB的一个轻微增强版本，但USB 3.2为USB规范引入了许多重要的变化。一个突出的点是，现在Type-C连接器已经从底层USB规范中分离出来，并拥有了自己的规格。此外，了解USB 3.2是很重要的，因为它在USB4标准中扮演了关键角色。

Synopsys，作为USB IP的主要供应商和标准的贡献者，发布了一份内容丰富的白皮书，清楚地解释了USB 3.2规范中的新内容，以及包括Type-C连接器在内的所有元素是如何一起工作的。这篇论文的作者是Synopsys的技术市场经理Morten Christiansen，题目是“USB 3.2对SoC设计师的USB Type-C挑战”。

USB 3.0对于带有旋转盘片的机械磁盘驱动器来说很好，但是基于闪存的SSD驱动器很容易超出可用带宽。USB 3.2高达20Gbps的吞吐量，是USB 3.0的四倍。USB 3.2也为连接显示设备提供了更大灵活性。除了增加对更长的视频电缆的支持，它还允许使用所有额外的通道来携带显示数据的更高带宽视频的替代模式。

这显示出为什么Type-C连接器对USB 3.2和更高版本如此重要。在Type-C连接器上有四组接口母座。以前的3.1和3.0版本只使用了一个TX和RX对。实际使用取决于连接器的方向。USB 3.2连接速度的术语称为Gen X x Y，其中X表示车道速度，Y表示使用的车道数。第1代是5Gbps，第2代是10gbps。因此，Gen 2×1为1条10G车道，Gen 1×2为2条5G车道，共10G车道。消费者只关注最终的速度，而不是内部力学或版本号。

更高的数据速率为USB提供了一些有趣的新方式。Synopsys建议，使用现有的USB端口进行调试数据可以节省额外的硬件端口，并允许更好的跟踪和调试。Synopsys USB设备控制器支持外部缓冲控制(EBC)，通过USB端口有效移动调试数据。由于USB 3.2允许的电缆长度更长，汽车市场也将受益。更高的数据速率也将有助于加速信息娱乐系统固件和应用程序的更新。这些可能包括地图和导航数据等。

Synopsys白皮书描述了用于增加传输速率的车道绑定和数据分块。还讨论了USB控制器为处理USB 3.2的有序集所需要的变化和它所使用的编码。他们指出，即使以前的软件堆栈兼容USB 3.2，但更高的20 Gbps数据速率可以揭示现有设备控制器CPU/内存配置或软件堆栈的问题。在PHY中，移动到两个独立的RX/TX通道对和一个数字交叉条是必要的，而不是依赖于模拟多路复用器，这对于第一代的数据率是足够的。

Synopsys还对其IP和硅进行原型和测试。他们使用基于HAPS-80 FPGA的原型系统开发USB 3.2 IP控制器。例如，他们能够建立系统的原型USB 3.2主机和设备控制器。这样他们就可以在连接的Windows系统上运行xHCI软件栈。

延伸阅读——USB 3.1 Gen 1、Gen 2 和 USB 3.2 之间的区别?

USB 3.0 发布于 2008 年，距今已过去十年多，是 USB 标准的第三个重大修订版。USB 2.0 则发布于 2000 年，传输速度仅 480 Mbit/秒。USB 3.0 相比 USB 2.0 取得巨大进步。自此之后，我们在 USB 3.0 的基础上继续发展，USB 3.0 现在被称作 USB 3.1 Gen 1。因此，USB 3.0 与 USB 3.1 Gen 1 是一码事。

作为负责维护 USB（通用串行总线）规范与合规的组织，USB-IF 做出此举是为了让开发者和制造商更容易获取相同的相关信息，确保产品获得妥善开发，实现向下兼容性。它们还负责 USB 线缆和设备上的命名惯例。

USB 3.1 Gen 1 与 USB 3.1 Gen 2 仅在速度方面存在的区别。USB 3.1 Gen 1 最高支持 5Gbit/秒的速度，而 USB 3.1 Gen 2 最高支持 10Gbit/秒的速度。USB-IF 打算使用一套不同的名称来称呼 USB 3.1 Gen 1 和 USB 3.1 Gen 2，此举仅在市场宣传方面有所助益。它们希望将 USB 3.1 Gen 1 和 Gen 2 分别命名为“SuperSpeed USB”和“SuperSpeed USB+”，但这从未在行业内流行起来。通常，OEM 会将 5Gbps 或 10Gbps 速度添加到它们的规格表中，以区分这两种 USB 标准。业内其他方仅仅将它们称作“USB 3.1 Gen 1”或“USB 3.1 Gen 2”。

USB 3.2 的到来

此后，USB 技术获得进一步发展，并在 2017 年发布了 USB 3.2。USB 3.2 包含四个不同的变体，每个变体分别拥有自己的特殊名称和意义。