USB接口技术详解：从基本概念到总线信号

USB接口技术详解：从基本概念到总线信号

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CSDN

1.

https://blog.csdn.net/m0_49569653/article/details/129065554

USB（通用串行总线）是一种广泛应用于计算机系统与外部设备之间的串口总线标准，其最大特点是支持即插即用和热插拔功能。本文将从USB接口的基本概念、发展历程、性能特性、供电方式以及总线信号等多个维度，全面解析这一重要的计算机外设接口技术。

1、USB接口概念

USB接口：全称为通用串行总线 (Universal Serial Bus)是一种计算机系统与外部设备的串口总线标准；
最大特点：支持即插即用和热插拔功能。常用于U盘，鼠标等移动外设。

2、USB发展历程

USB接口自1996年推出以来，经历了多个版本的迭代发展，从最初的USB 1.0到目前主流的USB 3.2，传输速率从12Mbps提升至20Gbps，极大地满足了不同应用场景对数据传输速度的需求。

3、USB2.0的性能、应用及特性

USB 2.0是USB接口发展历程中的一个重要里程碑，其最大传输速率为480Mbps，广泛应用于U盘、移动硬盘、摄像头等外设。USB 2.0在保持与早期USB版本兼容的同时，大幅提升了数据传输性能，为用户带来了更便捷的使用体验。

4、USB接口的供电方式

USB接口的供电方式主要分为两种：

• 自供电设备：设备由外部电源提供工作电压
• 总线供电设备：设备由电源线VBus(5v)与GND 供电

总线供电设备又可分为低功耗和高功耗两类：

• 低功耗总线供电设备：最大功耗不超过100mA
• 高功耗总线供电设备：枚举时最大功耗不超过100mA，枚举完成配置结束后功耗不超过500mA

这种灵活的供电方式设计，既保证了设备的正常运行，又兼顾了便携性和安全性。

5、USB接口总线信号

USB使用的是差分传输模式，由两个数据线D+和D-组成。具体信号状态如下：

• 差分信号1(J状态)：D+ > VOH (2.8V) and D- < VOL (0.3V)
• 差分信号0(k状态)：D- > VOH and D+ < VOL
• SEO态：D+ and D- < VOL
• 复位信号（Reset）：D+ and D- < VOL for >= 10ms（保持大于10ms）
• IDLE状态：J状态–数据发、送前后总线的状态
• 恢复信号（Resume）： 20ms的K状态+低速EOP
• SOP：从IDLE状态切换到K状态
• EOP：持续2位时间的SEO信号，后跟随1位时间的J状态
• SYNC： 3个重复的K/J状态切换，后跟随2位时间的K状态

这些信号状态的定义和切换机制，确保了USB总线在数据传输过程中的稳定性和可靠性。