一、USB 版本

二、USB是什么

USB是一种接口技术，真正的即插即用，英文全称是Universal Serial Bus，USB就是简写，中文叫通用串行总线。USB 的出现简化了个人计算机与外围设备的连接，增加了易用性。

USB 是主从模式。

三、USB 的特点

USB1.0 和 USB1.1 版本中，只支持 1.5Mb/s 的低速模式（low-speed）和 12Mb/s 的全速模式（full-speed）模式。

USB2.0 增加了 480Mb/s 的高速模式（high-speed）<可选>。USB2.0 向下兼容。

USB3.0 以上版本不进行讨论。

四、USB 的拓扑结构

USB 是一种主从结构的系统。主机叫做 Host，从机叫做 Device（也叫设备）。

主机：一个或多个 USB 主控制器（host controller）和根集线器（root hub）。

• 主控制器：负责数据处理。
• 根集线器：提供主控制器和设备之间的接口和通路。

设备：符合 USB 协议规约的相关设备。USB集线器是一个特殊的 USB 设备。

USB 的拓扑结构如下：

USB 协议对集线器的层数有限制。USB1.1 规定最多 4 层，USB2.0 规定最多 6 层。

一个 USB 主控制器理论上最多可以接 127 设备，因为每个 USB 设备有 7 bit 的地址（取值范围0 ~ 127，地址 0 保留给未初始化设备使用）。

完整 USB 传输过程：

五、USB 的电气特性

标准 USB 使用 4 芯电缆：

• 5V 电源线（Vbus）

• 差分数据线负（D-）

• 差分数据线正（D+）

• 地（GND）

在 USB OTG 中增加一条身份识别线。

USB 使用 NRZI 编码方式，关于 NRZI 编码方式不做详细说明。

USB协议规定：

• 设备配置前，最多可以从 Vbus 上获取 100mA 电流。

• 设备配置后，最多可以从 Vbus 上获取 500mA 电流。

• Vusb 是 5V 电压。

六、USB 的线缆、插头和插座

七、USB 的插入检测机制

在每个集线器下游端口的 D+ 和 D- 上，分别接一个 15K 的下拉电阻到地。这样，集线器悬空（没有插入设备）时，输入端被下拉电阻拉到低电平。在 USB 设备端，在 D+ 和 D- 上，分别接一个 1.5k 的上拉电阻到 3.3V 的电源。

当设备插入集线器时，接上拉电阻的那条线由 1.5k 上拉电阻和 15k 下拉电阻分压决定，上拉电阻这条线电压将达到 3V。集线器检查到高电平，就可以检测到设备插入。

全速和高速 USB 设备上拉电阻连接在 D+ 上，示意图如下：

低速 USB 设备上拉电阻接在 D- 上，示意图如下：