通用串行总线（英语：Universal Serial Bus，缩写：USB）是一种行业标准的串行总线和输入输出接口技术规范。其核心特点包括支持热插拔与即插即用，允许用户在设备运行时安全地连接或断开外设，无需重启系统。此外，USB接口在传输数据的同时还能为连接的设备提供电力，这一核心功能使其被广泛应用于个人电脑、移动设备、摄影器材、数字电视及游戏机等各类信息通讯产品中。随着欧盟《通用充电器指令》的通过，Type-C接口已成为智能手机、平板电脑等便携式电子设备的强制性标准接口。
应用
现代电视机上的USB接口功能已远不止于简单的多媒体播放，其具体应用取决于电视的软硬件配置。
● 媒体播放：如今的智能电视普遍搭载了强大的多媒体解码芯片，能够通过USB接口流畅播放几乎所有主流视频格式，包括高分辨率的4K、8K视频以及H.265 (HEVC)、AV1等高效编码格式 。
● 固件更新：USB接口是许多电视厂商提供固件更新服务的主要渠道，用户可下载最新系统以修复漏洞、提升性能。
● 连接外设：可连接无线键盘、鼠标或游戏手柄，方便用户在智能电视系统中进行操作。
● 供电：可为
流媒体播放器、
LED灯带或无线接收器等外接设备供电，减少对额外电源插座的依赖。
● 视频播放能力：接口标准决定了播放能力。早期电视的USB 2.0接口可能无法满足高码率4K视频的数据流需求，易导致卡顿。因此，现代高端电视机多已配备USB 3.0或更高规格的接口。
● PVR功能：部分电视支持个人视频录制（PVR）功能，通过USB接口连接外部硬盘，可将直播节目直接录制到存储设备中。
发展历程
USB 1.0 USB 1.0于1996年出现，最初仅支持1.5Mbps的低速模式（Low-Speed）。1998年，它升级为USB 1.1，并引入了12Mbps的全速模式（Full-Speed），这在当时大幅提升了数据传输效率，使其能够更好地支持键盘、鼠标和打印机等外设。在一些较旧的设备上，这种标准的接口仍可见到。
USB 2.0 USB 2.0规范由USB 1.1规范演变而来，于2000年4月发布。它引入了480Mbps的“高速”（High-Speed）模式，理论传输速率是USB 1.1的40倍。折算为MB/s，其理论峰值为60MB/s，足以满足大多数外设的速率要求。USB 2.0中的“增强主机控制器接口”（EHCI）定义了一个与USB 1.1完全兼容的架构，这意味着所有支持USB 1.1的设备都可以在USB 2.0接口上直接使用 。
USB 3.0 由
英特尔、
微软、
惠普等业界巨头组成的USB 3.0 Promoter Group于2008年11月正式发布了USB 3.0标准。其理论速度为5.0Gbps，并被命名为“SuperSpeed”。虽然因协议开销（采用8b/10b编码）导致实际速度低于理论值，但其有效传输速率仍接近USB 2.0的10倍 。
USB 3.1 与 3.2 USB 3.1规范于2013年发布。它在USB 3.0的基础上，通过采用更高效的128b/132b编码，将数据传输速度提升至10Gbps，被称为“SuperSpeed+” 。为解决命名混乱的问题，USB-IF后续推出了USB 3.2规范，并重新定义了所有USB 3.x标准 。根据最新的命名规范：
● USB 3.2 Gen 1：即最初的USB 3.0，速度为5Gbps。
● USB 3.2 Gen 2：即最初的USB 3.1，速度为10Gbps。
● USB 3.2 Gen 2x2：于2017年发布，通过双通道传输实现20Gbps的速度 。
USB4 USB4规范由USB实施者论坛于2019年8月29日发布。USB4基于Thunderbolt 3协议，可提供高达40Gbps的吞吐量，并原生支持PCIe和DisplayPort协议，使得单根线缆可以同时传输数据和高分辨率视频信号 。
USB4 Version 2.0 2022年9月，USB-IF发布了USB4 Version 2.0，将传输速率提高至80Gbps 。这一速度提升主要通过新的物理层架构实现，并利用现有的USB Type-C无源线缆，但要达到80Gbps的全速，则需要新的有源线缆。
技术规格
USB是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。它成功取代了早期的
串口（RS-232）和
并口（Centronics），成为现代电脑和大量智能设备的标准配置接口 。
尽管USB经历了多年的发展，但早期USB 2.0接口产品的开发曾面临挑战，主要障碍在于需要处理复杂的USB协议栈（设备枚举、地址分配等），并自行编写设备固件和电脑端驱动程序 。随着技术进步，现代开发已得到简化。许多专用的USB控制器芯片和成熟的开源库（如
libusb）提供了现成的协议栈和驱动接口，使开发者可以专注于应用层逻辑 。
在物理接口层面，早期的USB 1.x和USB 2.0接口通常只有4根引脚或线缆，其中两根用于电源（+5V，最高500mA），另外两根用于串行信号传输 。为了方便区分，这4根线通常遵循颜色标准：红色为VCC (+5V)，白色为DATA-，绿色为DATA+，黑色为GND（地线）。
现代USB-C接口则采用24个引脚，设计支持正反盲插，并承载更高的数据速度和供电能力 。其引脚配置远比传统4线接口复杂，主要包括：
● VBUS/GND：用于供电和接地，引脚数增加以支持更大电流。
● D+/D-：用于向后兼容USB 2.0。
● SSTX/SSRX：多对高速差分信号线，用于SuperSpeed及更高版本的数据传输。
● CC1/CC2：配置通道，用于设备协商，例如确定方向、协商USB PD供电协议或激活替代模式（Alternate Mode）。
● SBU：用于替代模式，例如在传输DisplayPort信号时作为边带信号使用。
接口种类与特点
早期接口：Mini-USB 与 Micro-USB
● Mini-USB：在2000年代曾广泛应用于便携设备，其中最常见的是Mini-B 5Pin接口，曾是读卡器、MP3播放器和数码相机的主流接口 。此外，还存在Mini-B 4Pin和Mini-B 8Pin等多种形态，但后来被逐渐淘汰。
● Micro-USB：于2007年发布，作为下一代便携设备的标准接口，它比Mini-USB更小巧耐用。2009年，Micro-USB被国际电信联盟（ITU）采纳为全球移动电话充电器的通用标准，极大地推动了其在智能手机上的普及。
现代接口：
Type-C Type-C接口是USB-IF于2014年发布的全新接口规范，旨在解决USB接口长期存在的物理规范不统一、供电单向等问题 。其主要特点包括：
● 正反双面可插：彻底解决了用户在插入USB插头时反复尝试的困扰 。
● 小巧纤薄：比Micro-USB更薄，能更好地适配轻薄化的设备设计。
● 功能强大：结合USB PD技术，供电能力最高可达240W 。同时支持双向功率传输，并可通过“替代模式（Alternate Mode）”集成数据、DisplayPort视频信号及Thunderbolt协议于一体 。
● 行业标准：随着欧盟《通用充电器指令》的通过，Type-C已成为智能手机、平板电脑等便携式电子设备的强制性标准接口，正在全面取代旧有接口 。
优点
● 即插即用与热插拔：用户可以在电脑工作状态下直接连接或断开设备，无需关闭电源或重启系统，极大地简化了设备的使用 。
● 便携性：许多USB设备遵循“小、轻、薄”的设计理念，例如U盘和移动硬盘，方便用户随身携带大量数据 。
● 标准统一：USB接口通过单一、统一的标准取代了早期个人电脑复杂的传统接口（如串口、并口、PS/2等），简化了硬件生态系统 。
● 可连接多个设备：USB总线设计支持通过USB
集线器（HUB）连接多达127个设备，满足了现代工作和娱乐对多样化外设的需求。
● 强大的供电能力：USB接口除了传输数据，还能向设备供电。随着USB PD规范的演进，供电能力已扩展到最高240W，能够为笔记本电脑、显示器等高功耗设备供电 。这一优势使得USB能够通过单根线缆同时满足数据传输和供电需求，成为连接现代电子设备的高效方案。
研究与发展
● 超高数据传输速率：尽管USB4 Version 2.0已将速度推至80Gbps，但业界仍在通过改进物理层编码和信号处理技术，探索下一代USB协议，以实现160Gbps甚至更高的带宽，从而支持AR/VR头显和多路未压缩视频流等应用。
● 供电能力新突破：当前USB PD 3.1规范已将供电功率提升至240W。研究人员正在探索更高电压和电流下的功率传输技术，以期将USB接口的应用范围扩展到电动汽车、工业设备等高功率领域。
● 无线与光纤传输：为摆脱线缆束缚，无线USB (Wireless USB)技术正重新获得关注，旨在利用超宽带（UWB）技术实现近乎有线的速度和低延迟。同时，将光纤技术集成到USB-C线缆中，以实现数十米的无损高速传输也成为研究方向。
● 增强的协议与安全性：针对“BadUSB”等通过篡改设备固件进行恶意攻击的威胁，研究人员正致力于开发更强大的身份验证和加密协议，在硬件和驱动层面强化USB连接的安全性。
事件
2022年9月，USB实施者论坛（USB-IF）发布了全新的产品认证和品牌标识指南，旨在解决因版本迭代造成的复杂命名方式。此前，USB的命名经历了一系列演变，例如USB 3.0先后更名为USB 3.1 Gen 1和USB 3.2 Gen 1，让消费者很难仅凭名称判断设备性能。新的品牌标识直接将产品的关键参数（传输速度和供电功率）标注在包装和接口旁边，提供了更直观的购买参考。 新旧命名规则对照如下：
● USB 3.2 Gen 1 (5Gbps) → USB 5Gbps
● USB 3.2 Gen 2 (10Gbps) → USB 10Gbps
● USB 3.2 Gen 2x2 (20Gbps) → USB 20Gbps
● USB4 40Gbps (USB4) → USB 40Gbps
● USB4 80Gbps (USB4 Version 2.0) → USB 80Gbps 此外，新标识还标准化了功率显示，例如60W或240W，方便用户选择支持快充的线缆和电源适配器。
使用与维护
● 保持清洁：定期检查并清理USB端口内的灰尘或碎屑，可使用压缩空气罐或软刷，避免使用金属物体以免造成短路。
● 轻插轻拔：插入或拔出USB设备时应垂直对准接口，避免过度用力或以某个角度扭动，以防损坏端口和设备接头。
● 安全弹出：在断开USB存储设备（如U盘、移动硬盘）前，应使用操作系统提供的“安全删除硬件”功能，以确保数据已完全写入，防止文件损坏或数据丢失。
● 注意供电：避免通过无源USB集线器（HUB）连接过多的高功率设备，否则可能导致供电不足，使设备工作不稳定。
● 防范安全风险：在公共场所使用USB充电口时，需警惕“充电陷阱”（Juice Jacking）带来的数据安全风险。建议使用仅有充电功能的USB线或携带自己的充电器。