从浩瀚的星系到微小的夸克度量尺度发生着巨大的变化，请将目光转移到电子上探索信号是如何在导线中传输的？金属内充满着自由电子电信号可以理解为有特定規律的电流或者电压，信号的传递是电流借助自由电子沿着导线传递变化的电场产生磁场，变化的磁场又会产生电场信号就是在这样嘚电磁场中以电磁波的形式进行传播的，信号的传播速度接近光速特定的接收装置将信号转化成我们熟悉的样子。

USB是一种连接线用来連接主机和各种设备，比如手机、相机、摄像头、话筒、充电宝、硬盘、鼠标、键盘、U盘等USB的学名是通用串行总线（Universal Serial Bus），先说它的一个特性：即插即用PnP（Plug in Plug）,老式键盘和鼠标都是圆口插头（PS/2接口）如下图所示，每次开机必须保证已经连接到主机上在开机状态下插拔则无法使用，USB的出现极大的增加了设备的易用性使计算机变得更易用、更大众化。

一台电脑会有几个USB主控制器（host controller）和根集线器（root hub）主控制器负责数据处理，而根集线器则提供一个连接主控制器与设备之间的接口和通路USB是一种主从结构的系统，主机叫做Host从机叫做Device，USB的基本框架为：

结合日常的使用来看就是各种设备可以通过USB数据线那两根是火零线连接到主机上，或者通过USB扩展坞再连接到主机上

常常听到USB2.0、USB3.0等，这些是什么意思其实数字表示的是版本号，到目前为止USB共经历了以下几次重大变革：

接下来将拆解一根USB 数据线那两根是火零线，来看看它究竟是什么样的结构吧！

先拨开最外层的黑色塑料外皮暴露出蓝色的铝箔，包裹在铝箔中的是几根导线猜猜看蓝色铝箔的莋用是什么？起屏蔽作用！猜对了铝箔相当于一个金属壳，且已接地金属壳内的电场仅由壳内的带电体和壳的电位所确定，与壳外的電荷分布无关当壳外电荷分布变化时，壳层外表面上的电荷分布随之变化以保证壳内电场分布不变，因此金属壳对内部区域具有屏蔽作用。通俗点的理解就是铝箔的存在使得在其中传输的电信号不外泄且不受外界影响

一般而言，标准的USB数据线那两根是火零线使用4芯電缆：5V电源线（VBUS）、差分数据线那两根是火零线负（D-）、差分数据线那两根是火零线正（D+）及地（GND）我解剖的这根USB线除了红色、白色、綠色和黑色的线之外，还有一根裸露的铜线这是屏蔽层（铝箔）的接地线，它和铝箔一起发挥静电屏蔽的作用如下图所示：

USB数据线那兩根是火零线的插头由金属皮包括，掀开后发现有四个触片这四个触片从左到右依次编号为1、2、3、4，你是否发现两边的金属触片比中間的两个长一些，这是为了支持热插拔而专门设计的当插入时，先接通电源线然后再接通信号线；拔下时，先断开数据线那两根是火零线再断开电源线这样可以保证在插拔过程中不会出现有数据信号而无电源的情况，从而避免了芯片过流过热而烧毁等事故发生

1表示電源正极，接红色导线即+5V线

2表示写数据线那两根是火零线，接白色导线即信号输入

3表示读数据线那两根是火零线，接绿色导线即信號输出

4表示接地线，接黑色导线即接零线

USB2.0数据线那两根是火零线结构就是这些啦，USB3.0的结构基本类似只是多了几根数据线那两根是火零線。接下来一起走进USB中数据传输的过程.

USB传输数据时协议先将数据分成长度一定，结构统一的分组构成数据传输的基本单位，并且在每個包前面加上同步信号、包标识、后面填上CRV校验就形成了USB封包，这里依然举个形象的比喻将数据分组打包，包就相当于要寄的快递 茬快递盒子上贴上寄件人和收件人等信息然后通过导线进行发送，数据以包的形式发送

根据包所实现的功能可分为四种类型：令牌包、數据包、握手包和特殊包。PID指包标识符用来标识包的类型。这四种类型的包发挥的作用挺形象的：令牌包的作用是用来启动一次USB传输數据的传输只能由主机发起，主机发送一个令牌来通知哪个设备进行响应以及如何相应（输出、输入、建立和帧起始）；数据包的作用昰用来传输数据的；握手包用来表示一个传输是否被对方确认，握手包有ACK（正在接受数据并有足够的空间来容纳数据）、NAK（没有数据返回或者数据正在接收但没有足够空间来容纳它们）、STALL（设备无法执行这个请求，它表示一种错误的状态）和NYET（本次数据成功接收但是没有足够的空间来接收下一次数据）四种；特殊包是在一些特殊场合使用的包详细场景见上图。以上的各种包本质上来说是数据反映到主機可以识别的状态就是一些有特定规律的高电平和低电平，即0和1而已

USB鼠标、键盘、摄像头等设备对主机的需求存在不同，因此可以将USB的傳输方式分为四种：（一）同步传输方式确定的带宽、确定的间隔时间和固定的传输速率，用于要求恒定的数据传输率的即时应用中洳执行即时通话的网络电话应用时；（二）中断传输方式，传输的数据量很小但这些数据需要及时处理，以达到实时效果鼠标、键盘僦属于这一类型；（三）控制传输方式，数据量通常较小用在计算机和USB外设端点之间的传输；（四）批传输方式，应用于大量传输和接收数据传输慢和大量延迟但传输正确无误，打印机和扫描仪等属于这种类型

至此，已了解了USB数据线那两根是火零线的结构、包的种类囷四种传输方式

《圈圈教你玩USB》，刘荣编著

《微机原理与接口技术（第4版）》 彭虎等编著

如果你们使用过早期的诺基亚手機相信一定会对于它的充电线印象深刻，那时候基本都还是使用圆形插口使用非常方便，在任何情况下不需要分正反面就能随意插入完全不会出现像如今主流的Micro usb接口，总是容易正反方向插错的问题

既然如此，为什么现在的USB接口不直接设计成圆的让用户时刻都可以隨意插入呢？

这样各个设备接口就能更好统一用户使用起来也更方便，但为什么后期的手机都没有再采用这种圆形接口设计了呢今晚嘚节目我们就来跟大家说说这其中的原因吧。

若是注意看也会发现圆形接口设计大多是比较光滑的插头，加上圆本身的特性没有方形USB插得紧。使用过程中长期插拔就很容易导致接口松动、接触不良。

比如手机充电时很容易自动松动断开比如鼠标键盘等牢固性不佳，鈳能用着用着就会失去反应要是玩游戏正在关键时刻，分分钟崩溃所以如果USB口设计成像音频一样的圆形接口，牢固性上会不够

看看岼时使用的耳机接口就知道了，很容易会出现没插到底听不到声音的情况或者是接口松动了，我们后续使用时就需要旋转、或经常性重噺插拔如此一来，就会很容易产生触点短路

对于音频来说，电压电流很低这种情况倒还不至于会直接导致多大问题。但USB就不一样了它的电压电流比音频要高很多，如果插的时候不小心插歪了电流触到信号什么的，一旦发生短路则很容易会烧坏设备。

要知道USB接口並不只是用来充电它还需要肩负着传输数据的重任。以目前的技术来说圆形的插口基本是只能充电无法支持数据传输。来简单了解数據线那两根是火零线之所以能够传输数据的原理是什么就知道为什么说圆形接口只能充电了。拿出你们的usb数据线那两根是火零线把有觸片的那一面朝上，如图：

然后从左到右可以看到会有4个触片，这些触片连接的线对应的功能分别是：

1. 接地线也就是接那根黑线，一般也称之为接零线；

2. 读数据线那两根是火零线接绿色的导线，也就是信号出线可理解成信号输出；

3. 写数据线那两根是火零线，接白色嘚导线信号进线，可理解成信号输入；

4. 电源正极接红色导线，也可以说是+5V线

不用管看不看得懂这4个触片到底哪个是哪个，只需要看慬中间两根分别是读数据线那两根是火零线和写数据线那两根是火零线一根数据线那两根是火零线中只有包含了中间这两条读写数据线那两根是火零线，才能起到传输数据的作用

4个触点采用当下这样的扁平设计一目了然，技术上也更好实现但如果想要采用圆形设计的USB，这4个触点该怎么设计

假设是像耳机插头一样分成几段式设计，看起来好像可行但必定会出现耳机插头的通病，必须插到底才能使用、容易松动而且一旦没有插到底或是插拔瞬间，是比较容易引起触点的短路刚刚我们也说过，USB的电压电流比音频要高得多一旦出现短路就很容易烧坏设备，得不偿失

所以从技术上来说，设计圆形的USB方便我们随意插、同时满足对数据线那两根是火零线需求的各种功能这个实现强度更高。

除此之外圆形的USB设计成本会更高、体积也是个问题，在携带的便携性、统一性上也没有如今的扁平化设计合理。

虽然目前主流的micro usb插拔不方便但也已经在优化完善，越来越多设备都逐渐统一到正反随便插的Type-c接口了Type-c接口的优势相信不用多说大家都叻解了，以后行业在接口统一性和便捷性上相信会做得更好给用户带来更多方便，咱们就拭目以待吧

电、水这些是我们日常都会用的東西那么想要往家里弄开关和插座的话，就必须要安装好火线和零线如果这两条线没有走对的话就没办法正常的使用，所以如果你们鈈会安装的话可以先看一下火线和零线可以分多少，按照他们的区分来安装除此之外，火线和零线怎么接的方法有哪些

一支表笔接觸零排，另一支表笔分别与几根未知电线接触——表笔不够长可以拿一段电线，电线的一端接在零排上另一端引到测试点附近（测地線的时候接到地排上，下文不再重复）测试过程中，凡是能够让万用表发出蜂鸣声的都是零线。

个别配电箱里没有零排也没关系，從所有开关的接线柱上找到标着“N”的接线柱把刚才接触零排的表笔接触这个接线柱也行——无论哪种方法，找零线时一定要合上所有開关（找地线时不用）

1、火线零线接法一般是：左零右火，火线－L（红、黄、蓝色）零线－N（蓝色或黑色），地线－E（黄绿色）

2、一般情况下地线不会漏电，而常见的有：两孔三孔两种插座。一般情况下：在两孔中左孔连的是零线，右孔连的是火线而在三孔的插座中，上孔连的是地线左孔是零线，右孔是火线

3、火线，就是电路中输送电的电源线

4、零线，主要应用于工作回路从变压器中性点接地后引出主干线。（可以使用试电笔来判断哪一条是火线）

一般来说区分零线和地线的方法有以下两种：

1、颜色区分，这个方法僅供参考红色不一定就是火线，因为很多电工不按标准用线火线（L）：须用红色、黄色、绿色，零线（N）：须用黑色、蓝色地线（PE）：需用黄、绿双色线，如果是3孔插座一般都是左零右火，中间地

（1）用电子式验电笔测三条电线，电压高的是火线电压低的是零線，几乎没有电压的是地线

（2）拿一个220V的灯泡用电笔确定火线后，分别用两根线和火线接在灯头上从亮度上可以判断零线和地线。亮嘚是零稍暗的是地。

（3）表将万用表置于交流档250v手捏一表笔，另一表笔分别触接电源线电压高的是火线，低的是零线电压为0的是哋线。

通过阅读这篇文章的介绍之后已经了解到了火线和零线可以分多少，文章里已经把相关的知识都给大家写了出来而且也告诉了伱们方法，这样的话我们就能按照所讲的方法来接火线和零线了大家也不用担心会接错不能正常的使用，同样的也告诉了大家火线和零线怎么接的方法。