USB-MIDI 基础知识

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USB-MIDI 基础知识
由于计算机已成为许多 MIDI 系统的核心组件，USB 已成为传输 MIDI 数据最广泛使用的协议。随着 MIDI 2.0 的推出，USB 实施者论坛的 USB MIDI 2.0


USB 和 MIDI
30 多年来，MIDI 通过适应计算机向外部设备发送信息和从外部设备发送信息的不同方式，一直保持相关性。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。但目前最流行的连接电脑、平板电脑和智能手机的方式是 USB。
本文将介绍 USB-MIDI 的基础知识。
为什么会出现 USB
在早期的1990 年代，计算机上的连接器类型太多了。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可以与他们的计算机一起使用。因此，康柏、英特尔、微软和 NEC（后来加入惠普、朗讯和飞利浦）成立了 USB 实施者论坛公司，这是一家非营利性公司，负责发布规范和组织USB的进一步发展。与 MIDI 制造商协会类似，USB-IF 确保 USB 设备之间的互操作性。

USB的目标
USB-IF 在最初开发 USB 规范时有一些明确的目标

标准化连接器类型：现在有几种不同类型的 USB 连接器，但它们都由 USB-IF 标准化
可热插拔：USB 设备可以在计算机运行时根据需要安全插拔。所以不需要重启。
即插即用：USB 设备分为功能类型（音频、图像、人机界面、大容量存储），然后操作系统软件可以在用户连接 USB 设备时自动识别、配置和加载相应的设备驱动程序。
高性能：USB 提供低速 (1.5 Mbit/s)、全速 (12 Mbit/s) 和高速 (高达 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。
可扩展性：理论上一次可以将多达 127 个不同的外围设备连接到单个总线
USB系统架构
基本的 USB 系统架构实际上非常简单，由以下主要组件组成：

主机、智能手机或平板电脑
一个或多个 USB 设备
由 USB 电缆表示的物理总线，将设备与主机连接起来  
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机。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启动 USB 通信。

USB 设备类
USB 设备被定义为特定的功能类，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目的，并自动为该类型的设备加载所谓的类兼容驱动程序。1999 年，MIDI 规范由 USB-IF 与 MIDI 制造商协会合作开发，并包含在音频类设备中。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，说明 USB-Audio 设备已连接。就 USB 而言，MIDI 是符合音频类的设备。

类兼容驱动程序与制造商特定驱动程序
类兼容驱动程序很方便，因为您不必下载任何外部软件。但通常制造商特定的驱动程序会提供附加功能。让我们以雅马哈为例。由于 USB 上的数据传输比 5 针 DIN 快得多，因此可以在一根 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。仅当您从 Yamaha 网站下载驱动程序时，这些功能才可用。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，您应该经常查看产品手册和制造商' s 网站查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。

USB MIDI 接口的类型
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。  


最初，大多数台式机和笔记本电脑都有标准尺寸的 A 型 USB 连接器。标准 USB 电缆的一端有一个 A 型连接器，用于连接主机，另一端有一个 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用电缆。


USB A 型主机连接器

B 型 USB 外围连接器
A 型连接器有一个为外部外围设备供电的引脚，因此您需要小心尝试通过 A 型到 A 型电缆连接两台主机。这可能会对您的装备造成严重损坏，因此在尝试此操作之前请咨询制造商和手册。

A 型连接器用于主机控制器（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。什么时候 一个设备有很多 USB 端口，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。


在许多数字乐器上，您会发现两个 USB 连接器 - 一个标有 To Device 的 A 型连接器和一个标有 To Host 的 B 型连接器。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。 如果您的数字音乐产品 同时通过 USB 发送 MIDI 和音频，您几乎肯定 需要制造商特定的驱动程序。

To Device 通常用于 USB 存储设备，例如 Flash Thumb驱动器，但它可以用于其他事情，具体取决于Host 音乐产品对设备类的支持。


USB A型
A 型连接器被认为是标准和最常见的连接器类型，位于大多数电缆的 PC 或充电器侧。这个扁平的矩形界面通过摩擦固定在适当的位置。这种连接器类型足够耐用，可以连续连接，但也很容易让用户连接和断开连接，这种连接器类型也有微型变体。

USB B 型
B 型 USB 传统上与打印机电缆一起使用，但现在可以在许多流行的 Android ™智能手机和外置硬盘驱动器上找到它们。这些 USB 具有方形接口，可用作 Micro-USB B、USB Mini-b（5 针）和 USB Mini-b（4 针）。

USB C型
作为市场上最新的连接器类型，Type-C 是一种万能的解决方案。 开发用于支持具有更小、更薄和更轻外形的设备。Type-C 对于智能手机或平板电脑来说足够纤薄，但对于台式电脑来说足够坚固。它还具有可逆插头方向和电缆方向的优点，消除了关于连接方向的猜测。

USB 连接的未来
USB Type-C 被设计为适用于任何设备上的数据传输和供电的万能解决方案。Type-C 具有更小的连接器，适合一个多用途端口，可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）。

Type-C 正迅速成为操作系统和硬件供应商的新标准；Intel 的 Thunderbolt 最近切换到 USB Type-C 端口，同时实现了与 USB 3.1 的交叉兼容性。新款 Apple MacBook 配备 Type-C 端口。

USB-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。

同时，如果您有一台较新的计算机，您可能需要一个适配器来将您的 MIDI 设备连接到您的计算机。

https://www.midi.org/midi-articles/midi-2-0-progress-continues-with-updated-usb-specification