標題設(shè)計網(wǎng)站培訓(xùn)網(wǎng)站
目錄
1. 文檔概述
1.1 目的
1.2 適用范圍
2. USB技術(shù)簡介
2.1 基本概念
2.2 發(fā)展歷史
3. 硬件規(guī)范
3.1 接口類型
3.2 引腳定義（以USB 2.0 Type-A為例）
4. Device（設(shè)備）與Host（主機）的角色
4.1 Host（主機）
4.2 Device（設(shè)備）
4.3 關(guān)鍵區(qū)別
5. 常見問題
Q1：一個USB系統(tǒng)中可以有多個Host嗎？
Q2：全速設(shè)備能插在高速Host上嗎？
Q3：如何識別設(shè)備是全速還是高速？
Q4：USB 3.0接口為何向下兼容2.0？
Q5：Type-C接口如何識別正反插？
1. 文檔概述
1.1 目的
本文檔提供USB（通用串行總線）技術(shù)的全面說明，包括協(xié)議標準、硬件接口、數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范及開發(fā)指南。
1.2 適用范圍
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USB 2.0/3.0/3.1/4.0等版本
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Type-A/B/C等接口類型
2. USB技術(shù)簡介
2.1 基本概念
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定義：USB（Universal Serial Bus）是一種標準化連接接口，用于設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸與電力供應(yīng)。
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特點：熱插拔、即插即用、多設(shè)備級聯(lián)、支持多種傳輸模式。
2.2 發(fā)展歷史
| 版本 | 發(fā)布時間 | 速率 | 關(guān)鍵改進 |
|---|---|---|---|
| USB 1.0 | 1996 | 1.5 Mbps | 低速設(shè)備支持 |
| USB 2.0 | 2000 | 480 Mbps | 高速模式（Hi-Speed） |
| USB 3.2 | 2017 | 20 Gbps | 雙通道超高速 |
| USB4 | 2019 | 40 Gbps | 基于雷電3協(xié)議 |
USB 定義了三種速度模式，用于適應(yīng)不同設(shè)備的性能需求：
| 模式 | 速率 | 典型應(yīng)用場景 |
|---|---|---|
| 低速（Low Speed） | 1.5 Mbps | 鍵盤、鼠標等低數(shù)據(jù)量設(shè)備 |
| 全速（Full Speed） | 12 Mbps | 音頻設(shè)備、老式U盤、打印機 |
| 高速（High Speed） | 480 Mbps | 大容量存儲、高速攝像頭 |
-
全速模式（Full Speed）是USB 的中間檔速率，兼顧功耗和性能，適合中等數(shù)據(jù)吞吐量的設(shè)備。
3. 硬件規(guī)范
3.1 接口類型
| 類型 | 示意圖（可插入圖片） | 特點 |
|---|---|---|
| USB Type-A | ![Type-A] | 標準主機接口，廣泛兼容 |
| USB Type-C | ![Type-C] | 正反插、支持USB PD快充 |
3.2 引腳定義（以USB 2.0 Type-A為例）
| 引腳 | 信號 | 顏色 | 功能 |
|---|---|---|---|
| 1 | VCC | 紅 | 電源（+5V） |
| 2 | D- | 白 | 數(shù)據(jù)負線 |
| 3 | D+ | 綠 | 數(shù)據(jù)正線 |
| 4 | GND | 黑 | 地線 |
4. Device（設(shè)備）與Host（主機）的角色
USB通信基于主從架構(gòu)，設(shè)備與主機有明確的角色分工：
4.1 Host（主機）
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功能：
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控制總線上的所有通信（發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸請求）。
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為連接的設(shè)備提供電源（默認5V/500mA）。
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枚舉和管理設(shè)備（如分配地址、加載驅(qū)動）。
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典型例子：
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電腦、智能手機（作為Host時）、USB集線器（Hub）。
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4.2 Device（設(shè)備）
-
功能：
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響應(yīng)主機的指令，被動傳輸數(shù)據(jù)。
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通過描述符（Descriptor）向主機報告自身功能（如設(shè)備類型、支持的協(xié)議）。
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典型例子：
-
U盤、鼠標、鍵盤、打印機等外設(shè)。
-
4.3 關(guān)鍵區(qū)別
| 特性 | Host（主機） | Device（設(shè)備） |
|---|---|---|
| 通信控制權(quán) | 主動發(fā)起請求 | 被動響應(yīng)請求 |
| 電源供應(yīng) | 提供電源（VBUS） | 消耗電源 |
| 典型接口芯片 | EHCI（USB 2.0主機控制器） | 如FT232（USB轉(zhuǎn)串口芯片） |
5. 常見問題
Q1：一個USB系統(tǒng)中可以有多個Host嗎？
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否。標準USB協(xié)議下，一條總線只能有一個Host（通過Root Hub管理多個Device）。但可通過OTG（On-The-Go）協(xié)議實現(xiàn)設(shè)備臨時切換為主機（如手機連接U盤）。
Q2：全速設(shè)備能插在高速Host上嗎？
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可以。USB 2.0高速Host會自動降速匹配全速/低速設(shè)備（通過檢測D+/D-線上的上拉電阻位置）。
Q3：如何識別設(shè)備是全速還是高速？
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硬件上：全速設(shè)備的D+線上拉電阻（1.5kΩ），高速設(shè)備初始為全速，后續(xù)通過主機協(xié)商切換。
-
軟件上：通過描述符中的
bcdUSB字段判斷（如0x0200表示USB 2.0）。
Q4：USB 3.0接口為何向下兼容2.0？
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通過獨立的數(shù)據(jù)通道（藍色引腳保留2.0信號線）。
Q5：Type-C接口如何識別正反插？
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CC（Configuration Channel）引腳檢測方向并切換信號通路。
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