1. USB接口特点

  • 简单易用

    使用统一制式电缆和连接进行外设扩展，即插即用，支持热插拔

  • 稳定性佳

    使用差分信号传输，较强的纠错能力，多种差错管理和恢复机制

  • 速度选择

    1.5Mbps/ 12Mbps/ 480Mbps/ 5Gbps/ 10Gbps/ 20Gbps多种等级

  • 使用灵活

    提供了适合各种应用的传输类型、协议

  • 应用广泛

    协议标准向下兼容，系统集成驱动，扩展性强，连接支持127个外部设备，拓扑结构，复合设备等。

2. USB的发展史

USB发展(1996年)至今已经23多年了，其规范从1.0-3.2

(1.0-1996/1.1-1998/2.0-2000/3.0-2008年发布/3.1-2013年发布/3.2-2017)

  • USB1.1-全速/低速,1.5/12Mbps
  • USB2.0-4线，48OMbps，速度提升40倍。
  • USB3.0-接口上增加了2对超高速数据差分信号线，变成全双工通讯，9线通讯。速度提升10倍，使用8b10b编码，频宽有20%损耗，5V/O.9A.
  • USB3.1-速度、供电能力提升。使用128b/132b编码，损耗3%.20V/5A供电10Ow，电力供应提高。增加USB AV影音传输标准，兼容USB3.0
  • USB3.2:增加一对超高速传输通道，速度再次翻倍，只能在C型接口上运行
  • USB优势:向下兼容:定义的协议全面，每个类型产品都有对应的USB类规范。

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3. USB物理接口

使用可靠屏蔽、且带磁环的通讯电缆，放置电磁或噪声干扰。避免在通信时插拔USB电缆，且插拔时避免手直接触碰USB口上的金属面，防止静电 USB插头里面:4个触电，2长2短，为了支持热插拔而专门设计的硬件结构。 放置信号电压比电源电压高,造成latch up现象一股选购短而粗的电缆。低速模式可以不使用屏蔽和双绞。 线纯:差分阻抗在76.5-103.5ohm间，共模阻抗在21.0-39之间。 绘制USB走线:1.差分线路最短优先,少过孔会增加寄生电感):对称平行走线:2.线长补偿，与其他网络及地距离>20mil:3.电源线宽和走线电流关系

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4. 基本概念和术语

USB编/解码方式是反向不归零(NRZI) :

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位填充:在数据进行NRZl编码前，每6个连续的1信号之后都会插入1个0信号，以免电平不能突变丢失同步。

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帧的概念:一个时间单位，固定为1ms(低/全速)，高速-微帧125us.

通讯过程划分:

多个域->包; 多个包->事务; 多个事务->传输

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四种传输

  • 控制传输： 主机获取设备信息、状态，选择设备配置等的一系列命令式工作
  • 中断传输：收发数据量少、周期性传输
  • 批量传输：利用任何可获得的总线带宽进行数据传输
  • 等时传输：恒定速率、没有差错控制的传输

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