USB 和 MIDI

叶帅

6 V/ I* a, [; G  y) Y30 多年来，MIDI 一直保持着与时俱进的势头，它适应了计算机向外部设备发送信息和从外部设备接收信息的不同方式。MIDI 现在可以通过 5 针 DIN、串行端口、USB、火线、以太网、蓝牙等发送。但目前连接计算机、平板电脑和智能手机的最普遍方式是 USB。本文将介绍 USB-MIDI 的基础知识。

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USB 的诞生


20 世纪 90 年代初，计算机上的连接器种类繁多。有单独的串行端口、并行端口、键盘和鼠标连接以及操纵杆端口，人们很难判断他们购买的外围设备是否真的适用于他们的计算机。因此，康柏、英特尔、微软和 NEC（后来惠普、朗讯和飞利浦加入）成立了 USB 实施者论坛，这是一家非营利性公司，负责发布规范并组织 USB 的进一步发展。与 MIDI 制造商协会类似，USB-IF 确保 USB 设备之间具有互操作性。
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USB 的目标


USB-IF 在首次制定 USB 规范时有一些明确的目标
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9 s$ B$ u. G# M& C* c) @标准化连接器类型：目前有几种不同类型的 USB 连接器，但它们均由 USB-IF 标准化
热插拔：计算机运行时，可以根据需要安全地插入和拔出 USB 设备。因此无需重新启动。
6 m7 j4 ?8 C- q即插即用：USB设备分为多种功能类型（音频、图像、人机界面、大容量存储），当用户连接USB设备时，操作系统软件可以自动识别、配置并加载相应的设备驱动程序。
; I6 @! o0 j& x7 h: G高性能：USB 提供低速（1.5 Mbit/s）、全速（12 Mbit/s）和高速（最高 480 Mbit/s）传输速率，可支持各种 USB 外围设备。USB 3.0（SuperSpeed USB）可实现高达 5.0 Gbit/s 的吞吐量。
3 R5 [  n7 O5 Q; \* o! L/ ?可扩展性：理论上最多可将 127 个不同的外围设备同时连接到一条总线

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4 L  N) [3 O% H6 e( j+ eUSB系统架构


基本 USB 系统架构实际上非常简单，由以下主要组件组成：
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主机、智能手机或平板电脑
一个或多个 USB 设备
9 F' `+ S, L& b, H, U以 USB 电缆为代表的物理总线，用于连接设备与主机
通用串行总线是主机控制的总线。所有数据传输均由主机发起和控制，USB 外围设备是响应主机命令的从属设备。因此，对于 USB MIDI 外围设备，您需要系统中的计算机、智能手机或平板电脑来控制和发起 USB 通信。

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/ n7 r/ B- }% S* i7 bUSB 设备类

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% D5 X  r* }( J4 Z, ]& d% _  K$ H2 GUSB 设备被定义为特定的功能类别，例如图像、人机接口设备（键盘、鼠标、操纵杆）、大容量存储和音频。然后，操作系统可以知道设备的设计用途，并自动加载该类型设备的所谓类兼容驱动程序。1999 年，USB-IF 与 MIDI 制造商协会合作开发了 MIDI 规范，并将其纳入音频类设备中。这就是为什么有时当您连接 USB-MIDI 外围设备时，操作系统会显示一条消息，提示“USB-Audio 设备已连接”。就 USB 而言，MIDI 是一种音频类兼容设备。
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6 x1 H& X' N, Q) w1 ^; l6 B6 }类兼容驱动程序与制造商特定驱动程序
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类兼容驱动程序很方便，因为您不必下载任何外部软件。但制造商特定的驱动程序通常会提供附加功能。让我们以 Yamaha 为例。由于 USB 上的数据传输比 5 针 DIN 快得多，因此可以在单个 USB 电缆上拥有多个 MIDI 端口（一个端口是一组 16 个 MIDI 通道）。专用的 Yamaha USB 驱动程序提供 8 个高速 USB 端口，包括与驱动程序兼容的所有设备的名称，并具有一些路由功能。这些功能仅在您从 Yamaha 网站下载驱动程序时可用。此外，许多音频接口也是 MIDI 接口，音频和 MIDI 通过 USb 电缆传输。因此，如果您购买 MIDI 或音频接口，您应该始终查看产品手册和制造商的网站，看看是否有为您的产品提供附加功能的专用 USB 驱动程序。通常，即使制造商特定的驱动程序在连接到不允许将驱动程序下载到操作系统的设备（例如 iOS 设备）时可用，该产品仍将作为类兼容 USB 设备工作。
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USB MIDI 连接器的类型
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多年来，USB 不断发展，现在有许多不同的电缆类型和 USB 规格。让我们来看看不同的连接器。
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5 A/ b+ \. ]) H9 |最初，大多数台式机和笔记本电脑都配有标准尺寸的 A 型 USB 连接器。标准 USB 电缆的一端是 A 型连接器，用于连接主机，另一端是 B 型连接器，用于连接外围设备。这仍然是将 MIDI 乐器连接到计算机的最常见电缆。

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A 型连接器有一个为外部外围设备供电的引脚，因此在尝试通过 A 型到 A 型电缆连接两个主机时需要小心谨慎。这可能会严重损坏您的设备，因此在尝试之前请咨询制造商并查阅手册。


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A 型连接器适用于主机控制器（计算机、智能手机、平板电脑和一些充当主机的数字乐器）和 USB 集线器。USB 集线器是一种将单个（USB）端口扩展为多个端口的设备，以便有更多端口可用于将设备连接到主机系统。USB 集线器通常内置于计算机、计算机键盘、显示器或打印机等设备中。当设备有多个 USB 端口时，它们通常都来自一个或两个内部 USB 集线器，而不是每个端口都有独立的 USB 电路。如果您需要更多 USB 端口，也可以购买外部集线器。您需要检查您的 USB 外围设备是否需要由 USB 供电，如果需要，您可能需要有源 USB 集线器。



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+ \! Q8 r2 m/ l6 y) l8 m* y) l# }$ O' Y在许多数字乐器上，你会发现两个 USB 连接器——一个 A 型连接器标记为 To Device，另一个 B 型连接器标记为 To Host。To Host 通常用于将 MIDI、音频或音频和 MIDI 发送到计算机、智能手机或平板电脑。如果你的数字音乐产品通过 USB 同时发送 MIDI 和音频，你几乎肯定需要一个制造商特定的驱动程序。

7 ?4 q2 F) R1 e: E& x; ^目标设备通常用于 USB 存储设备，例如闪存拇指驱动器，但它也可以用于其他用途，具体取决于主机音乐产品支持的设备类别。







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USB A 型
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A 型连接器被视为标准且最常见的连接器类型，大多数电缆的 PC 或充电器侧都有 A 型连接器。这种扁平的矩形接口通过摩擦固定到位。这种连接器类型足够耐用，可以持续连接，但用户可以轻松连接和断开，也有微型变体。

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' C2 r8 H/ l, ]: @5 m. q% I" xB 型 USB 传统上用于打印机电缆，但现在许多流行的 Android ™智能手机和外置硬盘上都装有这种 USB。这些 USB 具有方形接口，有 Micro-USB B、USB Mini-b（5 针）和 USB Mini-b（4 针）三种规格。



USB C 型

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" e  S8 w* M( j) M6 w% @Type-C 是市场上最新的连接器类型，是一种通用解决方案。专为支持更小、更薄、更轻的设备而开发。Type-C 足够纤薄，适合智能手机或平板电脑，同时又足够坚固，适合台式电脑。它还具有可逆插头方向和电缆方向的优势，无需猜测连接方向。



3 o7 H2 H" L0 m4 UUSB 连接的未来
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0 W+ G; V3 m8 [- W' cUSB Type-C 被设计为适用于任何设备的数据传输和供电的通用解决方案。Type-C 具有较小的连接器，可装入一个多用途端口，同时为设备充电和传输数据，还提供向后兼容性以支持以前的 USB 标准（2.0、3.0 和 3.1）。

7 o* m/ K! S2 U( H& MType-C 正迅速成为操作系统和硬件提供商的新标准；英特尔的 Thunderbolt 最近切换到 USB Type-C 端口，同时实现与 USB 3.1 的交叉兼容性。新款 Apple MacBook 配备了 Type-C 端口。
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" F+ B1 D9 l; _9 P/ I$ A$ jUSB-IF预测，到2019年，所有笔记本电脑、平板电脑、手机和其他消费电子产品都将配备USB Type-C。
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同时，如果您有较新的计算机，您可能需要一个适配器将您的 MIDI 设备连接到您的计算机。

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