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USB3.0

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USB 3.0 规范中译本

第 1 章引言

1.1 动机（Motivation）

Universal Serial Bus (USB) 的原始动机来自于几方面的考虑，最重要的两个方面是：



简单易用（

Ease-of-use

）

在可重配置（reconfiguring）方面缺乏灵活性，已经被确认为是对 PC 的进一步部署的类

似阿基里斯的脚后跟一样的致命弱点。友好的图形界面和新一代总线架构相关的硬件软件机制

的结合，已经使得计算机不那么难以琢磨（confrontational），且容易重新配置。但是，从终端

用户的角度来看，PC 的 I/O 接口，例如串口/并口，键盘/鼠标/游戏杆接口等等，都没有即插

即用（plug-and-play）的属性。



端口扩展（

Port Expansion

）

外围设备的增加继续被端口的可用性所限制。缺少双向的，低造价，低到中等速度的外设

总线拉后了外围设备的创新增长，例如存储设备，答录机（answering machines），扫描仪，PDA，

键盘以及鼠标。已存在的互连机制只是对一两样产品的优化。随着新功能和能力被添加到 PC

中，新的接口被定义用来满足这一需求。

最初，USB 提供了两个速度供外设使用。随着 PC 变得更加强劲，能够处理更大量的数据，

用户需要与 PC 间导入导出越来越多的数据。这导致了 USB 2.0 规范在 2000 年被定义出来，

提供了第 3 个传输速率 480 Mb/s，同时保持了后向兼容性。在 2005 年，随着无线技术变得越

来越有能耐，Wireless USB 被引入，给 USB 提供了新的无需线缆（cable free）的能力。

USB 是史上定义出的最成功的 PC 外围互连技术，并且已经迅猛地被引入到 CE 和 Mobile

领域。仅仅在 2006 年，就有超过 20 亿 USB 设备出产，而现在已经有超过 60 亿的 USB 产品

被安装。终端用户"知道"什么是 USB。产品开发者理解构造产品所必需的框架和接口。USB

已经远远超越了作为外设连接 PC 的方式。打印机使用 USB 来直接与相机连接。PDA 使用 USB

连接键盘和鼠标。USB On-The-Go 的定义提供了一种方式，供两个能支持双角色的设备互连

并协商哪一个会作为"主机"来操作。USB，作为一个协议，也正在被选择用于许多非传统应用，

例如工业自动化。

现在，随着技术创新的不断前进，新式设备，媒体格式，以及便宜的大容量存储在不断涌

现。他们都要求更高的带宽来维护用户期望的用户体验。高清摄像机将会具有上百 GB 的存储

内容需要迁移到 PC 端供用户编辑，查看以及打包存储。进一步，现有的设备，如数码相机继

续创新并增加其容量来容纳更多的非压缩图像。从数码相机里下载上百甚至上千个 10MB 或者

更大的原始图片将会是一个十分耗时的过程，除非传输速率得到提高。此外，用户应用要求在

PC 和这些不断复杂化的外设之间更高的连接带宽。USB 3.0 通过增加更高的传输速率来匹配

这些新式应用和设备，从而解决这些需求。

因此，USB（有线或者无线）仍然是对 PC，消费电子，移动架构之间的连接性问题的答

案。它是快速，双向，低成本，动态可拔插的接口，与 PC 平台当前和今后的需求是一致的。

1.2 规范的目标（Objective of the Specification）

本文档定义下一代 USB 工业标准，USB 3.0。该规范描述设计和构建兼容于本规范的系统

和外设的协议定义，传输事务类型，总线管理，以及编程接口。

USB 3.0 的目标仍然是要使能不同厂商的设备之间在此开放的架构下的互操作，同时维护

并利用现有的 USB 基础设施（设备驱动，软件接口等）。本规范目的在于增强 PC 架构，横跨

移动，商用台式机，以及家庭环境，以及设备到设备（device-to-device）的通信。其目标还在

于该规范允许系统 OEM 厂商和外设开发者足够的空间用于产品功能多样性以及市场区分度，

而无需保留过时的接口或者丢失兼容性。

1.3 规范的适用范围（Scope of the Document）

本规范主要受众是外设开发者和平台/转接卡开发者，但是也提供有价值的信息给平台操

作系统/BIOS/设备驱动，转接卡 IHVs/ISVs，以及系统 OEMs。本规范可用于开发新产品和相

关的软件。

适用本规范的产品开发者需要知道并理解 USB 2.0 规范。特别地，USB 3.0 设备必须实现

在 USB 2.0 规范中定义的设备框架命令和描述符。

1.4 USB 产品兼容性（USB Product Compliance）

USB3.0 规范的采用者已签署 USB3.0 采用者协议，这为他们提供了从 USB 规范的发起人

和其他采纳者得到一个合理和非歧视（RANDZ）的许可证，从而能使用特定的兼容于 USB3.0

规范的产品中的知识产权。使用者可以通过由 USB 实施者论坛定义的测试程序来证明符合规

范。证明符合规范的产品将被授予一定的权利，以使用 USB 实施者论坛的徽标作为产品标志

牌。

1.5 规范组织结构（Document Organization）

第 1 章到第 4 章为所有读者提供概述，而第 5 章至第 11 章包含定义 USB 3.0 的详细技术

信息。读者应该与操作系统厂商联系获取该操作系统特定于 USB 3.0 的绑定信息。

1.6 设计目标（Design Goals）

USB 3.0 是有线 USB 的下一步发展。我们的目标是，最终用户将其视为与 USB 2.0 相同，

只是速度更快。实现这一目标的几个关键的设计领域如下：

 维持智能主机和简单设备的 USB 模式。

 充分利用现有的 USB 基础设施。目前在使用的 USB 产品是一个巨大的数字。他们的

type。

Bus Enumeration（总线枚

举）

检测，识别并配置 USB 设备

Bus Interval（总线间隔）

建立完整服务间隔边界（integral boundary of service intervals）的 125μs 时间周期。

Byte（字节）

八位的数据元素。

Cable（线缆）

没有联接插头（with no plugs attached）的原始线缆。

Cable assembly（电缆组

件）

联接有插头（attached with plugs）的线缆

Captive cable（束缚线缆）

一端是 Type-A 插头，另一端要么永久联接到（permanently attached）设备，要么具有

特定于厂商的（vendor specific connector）连接器的线缆。

Capabilities（能力）

USB 设备中由主机管理（administrated）的属性（attributes）。

CDR

执行时钟和数据恢复（Clock and Data Recovery）功能的电路。

Characteristics（特性）

USB 设备中不能改变的性质（qualities）。例如，设备类（device class）就是设备特性。

Client（客户端）

主机端的软件，与 USB 系统软件交互，安排在功能端（function）和主机端（host.）

之间的数据传输。客户端通常是传输的数据的提供者和消费者。

Component（部件）

包含有端口的物理芯片或电路。

Configuring Software（配

置软件）

主机端的软件，负责配置 USB 设备。

Control Endpoint（控制端

点）

具有同样端点号的一对设备端点，被用作控制管道。控制端点在两个方向上传输数据，

因此，使用设备地址和端点号组合的两个方向。所以，每个控制端点消耗两个端点地

址。

Control Pipe（控制管道）

与消息管道（message pipe）相同。

Connected（连接）

如果下行设备已经联接（attached）到上行设备，并且下行设备已经为进入超高速信号

模式（SuperSpeed signaling）而打开 Rx 终端阻抗（asserted Rx terminations）或者为了

进入低速，全速或高速信号模式而打开 D+或 D-线（asserted the D+ or D- data line），

这时下行设备被认为"连接"到上行设备。

Control Transfer（控制传

输）

USB 传输方式的一种。控制传输支持客户端和功能端之间的配置/命令/状态类信息的

传输。同时参考传输类型（transfer type）。

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