使用USB 3.1接口

4 USB 3.1

然而，想当然USB标準以及技术的开发并没有满足於现状。在2013年7月，想当然的推测– Microsoft, Intel, Renesas 等公司 – 完成了 “通用序列汇流 3.1的规范”。

但 USB 3.1到底有什么不同呢? 有几个答案是很明显的:

• 較為快速的數據傳輸率
• 新的連接口規格
• 提供更大的供電量

然而，使用 USB 3.1有些变动: 不完全保证提供更快的频宽。不幸的，新的版本对于用户来说变得有些更复杂。

连接器

那么新的连接器又代表了什么呢?  现在几乎在所有的科技相关杂志上都可以阅读到关于USB3.1 的连接口的相关新产品的发表。

MacBook 推出了第一台只有单一USB-C 接口的电脑来作为其电源供应，连接其他设备，或是周边的配备。而现在最新的型号有4个USB-C连接口而没有其他的连接口出现。现在我们看到在智慧型手机，平板电脑，硬碟，显示器，或是作业台，或是电源供应器，笔记型电脑，桌上型电脑都可以看到USB Type-C被应用在上面。

USB Type-C 是一个非常出色的连接口，可能是目前为止最优秀的街口规格:

小巧，快速，多用途，以及更高的电力输送 – 以及最厉害的一个特征 :正反插都可以! 想像一下我们每天浪费多少时间在旋转USB-A 的插头只是为了能够找到正确的方向。

只有 2.5 mm的厚度，以及比8 mm多一点点的宽度，他比现有的Type-A或是Micro-B 连接口都还小，这个特色也让更小体积设备的设计成为可能。

Type-C 有 24 pins，比先前的USB 接口多了将近两倍，即使并不是所有的Pin都会被应用到每条电缆线上。这些Pins包含了USB2.0以及SuperSpeed data buses，电源以及地线，以及通讯频道提供给 PD protocol negotiation。

USB Type-C 有什么新的技术呢? USB 主机到设备的关系现在通过 “Configuration Channel (CC) controller” 晶片完成插头以及插座方的功能。 Type-C 电缆线使用这个芯片在单边或双边插口成为  “smart” 电缆线，其通常被称为电子标记的电缆组件 (EMCA)。这些电缆线可以回报电缆特性给Type-C主机以及装置，像是当下可载承的范围，效能，以及供应商的识別 (USB Type-C Cable ID function)，考量到这些电缆线可以承载100W的电力，能够回报当下的电气能力则显得重要。所以全功能的USB Type-C 电缆线都必须进行电子标记。

当你购买一台 USB Type-C 相机时，必须要确定搭配的电缆线要是高品质的线材，以及可以信任的共应商。最好是能跟相机供应商那边购买最相容的线材。

電力傳輸

现在让我们来分析一下第三个USB3.1的特征:更高的电源供应量。USB 电力传输并不是一个新的特色， 这个功能首次在2013年推出，可以传送7.5 W的功率，为了能够透过USB提供电池充电。在那之后，电源传输标準就一直在被改善，随着最近三月才发表的3.0标準。现有的电力传输规格允许高达20 V 以及 5 A, 或是100 W的传输规格，依照装置或是主机的能力。这是一个强而有力的供电能力，并且足够提供许多应用的需求– 可惜的是，目前还无法达到对于电动车做充电…

电力传输对于Type-C 连接器并不是强制性的。基本上Type-C连接口是可以应用在不支持电源供应协议的装置。然而，只有电源供应协定可以实现独立数据和电源互换实现最大的灵活性。PD 可以实现透过萤幕来替电脑提供电源，或是提供电源给相机。这些独立装置都可以在运作中做更换，例如防止单一装置的电源连接失效，或是电力不足。

电源传输支持双向电源，意味着供电不再侷限於一方，而是双方都有可能可以做为电源端，主机可以替装置供电，或是相反的装置也可以提供主机电源，或是电脑以及相机都可以透过萤幕来供电。

圖表 3 – 4个不同的CMOS传感器数据输出率会由于USB 3.1 Gen 2 的高传输率而获得更好的表现。

USB3.1所提供的好处里面最显著的则是Type-C 连接口以及电力传输提供了更多的潜力给您的相机应用内容。但对于机器视觉另外一个重要的问题:电缆线的长度限制。.

基本上没有任何的条件被改变，至少对于5 Gbps 的传输速度。 一个对于USB的误解:电缆线长度受限於USB规格。但事实上在规格中并没有限定电缆线的长度。不过确实对于电参数有限制，例如电压削弱，信号上升时间，阻力等等。同时也列出了相对长度对于一般电缆线的材料可以达成的参数。然而，当使用高品质的材料以及组装，则可以破除电缆线长度的限制。

很明显的，使用USB 3.1 Gen 2 将会带给电缆向制造商更多的挑战，去确保所有的参数可以达到电缆线长度的要求。可以在初期会有比较短的线材(1米或是2米)出现在市场上来对应10 Gbps signaling。

对于USB 3.0 Micro-B 电缆线，被动电缆线可以达到5或是 8 米。至於 USB 3.1 以及 USB Type-C IDS 目前提供3米的线长，但我们预计会推出更长的USB电缆线。

例外一个Type-C的好处是结合更长的光纤缆线 (长达 100 米) 是透过使用主动的 EMCA以及额外的电子设备通过在数据路径上添加重新驱动来调节信号。主动电缆线回报其配置或是使用信号调节来达到 “主动电缆管理”。

使用更多的线来对应额外的讯号 (全功能电缆，两侧都带有Type-C街口)， 电缆线会有比较大的直径。会有 Type-C 对 Type-C (全功能) 以及 Type-C 对 Type-A 插头(针对单存的数据连接)。

但Type-C 真的适合使用在工业应用中吗?是的。USB Type-C 电缆线也有提供可紧锁的接口，甚至有托鍊一樣具有弹性的版本提供小型机器人使用。

6 总结

我们有了几个新的专有名词以及规格:

• USB 3.1 Gen 1 以及 USB 3.1 Gen 2
• Type-C 連接口
• 電力傳輸

USB implementer 论坛的想法是制造商能够明确的定义每个设备的性能，功率以及连接器的能力分別。现在，把这些功能集中在一起，放置在一台相机中，则被称为:

USB 3.1 Gen 1 相機 配備 Type-C™ 連接器以及電力傳輸

USB SuperSpeed 相机已经被用于大量的应用中，并且持续的在机器视觉中扩大市佔率。用户需要高效能相机应该优先考量USB 3.1 产品，而不是转向去使用笨重，又耗电的高速街口以及图像撷取卡的昂贵接决方案。

当考量到USB 3.1 Gen 1 工业相机，转换到USB Type-C 的型号，将会在几年内提供一个完整的无缝转换至高速传输率的方案– 并且 USB 3.1 相机使用Type-C 连接口确实可以提供许多的好处:

• 超高的數據傳輸率400 MB/s
• 所有接口相機中最有效的數據轉換成本方案
• 超級小巧的連結口可緊鎖，多功能，並且可正反使用。
• 電源傳輸可以提供充足的電源給您的裝置，並且不需要使用額外的電源供應，可以進一步節省成本跟空間。
• USB 3.1 Gen 1 以及 Gen 2 完全與 USB 3 Vision 相容
• USB 3.1 提供了連結到許多裝置的可能性，期將會變成唯一所有裝置都共同使用的數位接口。

结合了所有这些优点的相机已经可以载市场上找到了。2016年夏末， IDS 推出了几款新型号具有USB3.1 Gen 1跟新的type C 连接器，并且硬体上可以支持12W的电源供应。

所以不要再等待了。 “使用 USB 3.1接口”