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USB2.0&USB3.0基础篇

时间:09-11来源:作者:点击数:

电子行业水很深,更新迭代也在日益的变快了许多,现在电子行业也是受到了国家的鼎力的支持,趁着还在风口浪尖上,成就自己还是多多的扎实自己。

网络上的相关的USB技术我看到了好多人的分享,那这篇文章那只能作为我学习到的一个汇总,毕竟做技术最重要的就是总结。

一、USB简介

市场上的接口外形上可分为三大类,分别是USB Type-A、USB Type-B、USB Type-C,而USB Type-A和USB Type-B按体积大小可分为Standard标准、Mini小型、Micro微型。

1.1 USB Type-A

USB Type-A种类较多,其中最常见的是Standard Type-A USB接口,即标准Type-A接口,常被叫做USB接口。

1.2 USB Type-B

USB Type-B种类也较多,最常见的是Micro Type-B,简称Micro USB或Micro-B,常用于早期的安卓手机,也叫作“安卓口“。

1.3 USB Type-C

USB Type-C,简称Type-C/USB0-C,目前只有一种形态。

最新的USB4标准目前仅支持Type-C接口,同时USB4采用了Thunderbolt协议(俗称雷电接口协议,是由Intel主导开发的接口协议,具有速度快,供电强,可同时兼容雷电、USB、Display Port、PCIe等多种接口/协议的特点),因此,支持USB4标准的Type-C接口也是可以兼容雷电接口的。如此看来,Type-C接口已是大势所趋了。

1.4 USB Min

Mini USB接口,是一种小型的USB接口,其指标与标准USB相同,但是加入了ID针脚(用于区分设备是主机还是外设),以支持OTG(On The Go,该功能允许在没有主机的情况下,实现设备间的数据传送)功能。Mini USB接口由于相对较小的体型,常见于一些小型设备上,比如MP3、MP4、收音机等

1.5 USB Micro

Micro USB接口,属于Mini USB的下一代规格接口,Micro USB接口的插头采用了不锈钢材料,插拔寿命提高为10000次,相比Mini USB接口,在宽度几乎不变的情况下,高度减半,更为小巧。

二、USB参数介绍

2.1对于母座来说:

2.2对于公头来说:

USB是由 Intel、Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC及Northern Telecom 等计算机公司和通信公司于1994年联合制定的新一代接口标准,USB = Universal Serial Bus全称通用串行总线,是一种支持热插拔的高速串行传输总线,使用差分信号来传输数据。USB使用的是NRZ-I(No Return Zero-Inverse)非归零反向编码方式,电压如果变化一次就表示一个“0”,电压如果没有变化就表示“1”,按照这样的规则我们就能把数据变成电信号,从而进行数据传输,这就是通信传输协议。

三、USB历史进程

四、USB几个优点

五、USB供电支持

六、USB母座接口颜色

七、Logo标识


USB2.0/USB3.0Logo标识

八、USB公座几个引脚定义

8.1 USB1.0/ USB1.1

USB1.0被官方称为Low speed;USB1.1被官方称为Full speed, 后续USB1.0和USB1.1被官方合称为Basic-Speed USB。

USB1.0与USB2.0大部分比较的相似,只是USB Typ-C是不支持1.0协议。

8.2 USB2.0

USB 2.0基于半双工二线制总线,只能提供单向数据流传输。USB 2.0中的“增强主机控制器接口”(EHCI)定义了一个与USB 1.1相兼容的架构。它可以用USB 2.0的驱动程序驱动USB 1.1设备。也就是说,所有支持USB 1.1的设备都可以直接在USB 2.0的接口上使用而不必担心兼容性问题,而且像USB 线、插头等等附件也都可以直接使用。

8.2.1 USB2.0介绍

备注:

ID引脚:ID引脚在OTG功能中会使用,用于判断主设备还是从设别的插入。

当ID处于高电平,从设备线缆插入;当ID处于低电平,主设备线缆插入。

8.2.2 OTG技术

OTG全英文为ON-THE-GO,其允许在没有主机(Host)的情况下,实现设备间的数据传送。例如数码相机直接连接到打印机上,通过OTG技术,连接两台设备间的USB口,将拍出的相片立即打印出来;也可以将数码照相机中的数据,通过OTG发送到USB接口的移动硬盘上,野外操作就没有必要携带价格昂贵的存储卡,或者背一个便携电脑。

可参考https://baike.baidu.com/item/OTG/2649844?fr=aladdin

8.2.3 Type C介绍

Type C引脚:

序号 引脚 描述 序号 引脚 描述
A1 GND Ground B1 GND Ground
A2 TX1+ USB3.0差分信号 B2 TX2- USB3.0差分信号
A3 TX1- USB3.0差分信号 B3 TX2+ USB3.0差分信号
A4 VBUS 默认的VBUS电压为5 V B4 VBUS 默认的VBUS电压为5 V
A5 CC 引脚是通道配置引脚 B5 VCONN  
A6 D+ USB 2.0差分数据 B6    
A7 D- USB 2.0差分数据 B7    
A8 SBU1 备用低速信号 B8 CC  
A9 VBUS 默认的VBUS电压为5 V B9 VBUS 默认的VBUS电压为5 V
A10 TX2+ USB3.0差分信号 B10 TX1- USB3.0差分信号
A11 TX2- USB3.0差分信号 B11 TX1+ USB3.0差分信号
A12 GND Ground B12 GND Ground

备注:

其中 CC引脚:它们执行许多功能,例如电缆连接和移除检测、插座/插头方向检测和当前广播。这些引脚也可用于Power Delivery和Alternate Mode所需的通信。

可以参考:https://www.cdsy.xyz/electronic/ports/250911/cd74710.html

SBU1和SBU2针脚:这两个引脚对应于仅在备用模式下使用的低速信号路径。

VCON:针对一些高规格的TYPE-C线缆,会在一些有源电缆利用重新安装驱动芯片来加强信号并补偿电缆等引起的损耗。我们可以通过施加5 V在VCONN引脚上, 给电缆内部1 W的电路供电。此驱动芯片带有VCONN

8.3 USB3.2gen1(5Gbps)

USB3.0是一种USB规范,该规范由英特尔等公司发起,USB3.0的最大传输带宽高达5.0Gbps(500MB/s)。USB3.0 引入全双工数据传输。5根线路中2根用来发送数据,另2根用来接收数据,还有1根是地线。也就是说,USB 3.0可以同步全速地进行读写操作。

8.4 USB3.2gen2x1(10Gbps)

USB3.2gen2x1(10Gbps)目前支持该协议的只有Type A、Type B、Type C。

8.5 USB3.2gen2x2(20Gbps)

USB3.2gen2x2(20Gbps) 目前支持该协议的只有Type C.

8.6 USB4(40Gbps)

最新的USB4标准目前仅支持Type-C接口,同时USB4采用了Thunderbolt协议(俗称雷电接口协议,是由Intel主导开发的接口协议,具有速度快,供电强,可同时兼容雷电、USB、Display Port、PCIe等多种接口/协议的特点),因此,支持USB4标准的Type-C接口也是可以兼容雷电接口的。如此看来,Type-C接口已是大势所趋了。USB4(40Gbps) 目前支持该协议的只有Type C。

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