USB（Universal Serial Bus）是一种通用串行总线标准，用于连接计算机系统和各种外围设备，如鼠标、键盘、打印机、扫描仪、移动设备等。USB规范定义了数据传输协议、设备拓扑结构以及电源管理机制，使其成为现代电子设备间通信的主流接口。
**USB传输线结构**
USB数据传输线由四条线构成：地线、电源线、D+和D-。D+和D-是差分信号线，它们使用3.3V电压进行数据传输，不同于CMOS的5V电平。电源线提供5V电压，最大电流可达500mA，可用于设备供电。数据传输的方向性定义为：设备到主机为上行，主机到设备为下行。
**USB数据传输**
数据在USB线缆中按照低位到高位的顺序发送。USB使用不归零取反（NRZI）编码方案，当数据为0时，信号取反；数据为1时，信号保持不变。为了防止连续多个1导致的信号混淆，每6个1后会插入1个0，以强制NRZI码发生变化，确保传输准确。
**USB数据格式**
USB数据由二进制数字串组成，这些串进一步组成域、包、事务和传输。域是基本单位，包括同步域（SYNC）、标识域（PID）、地址域（ADDR）、端点域（ENDP）、帧号域（FRAM）、数据域（DATA）和校验域（CRC）。包由这七种域构成，分为令牌包、数据包、握手包和特殊包。事务则由IN、OUT和SETUP令牌包以及相应的数据包和握手包组成，用于控制数据流动。
**USB传输类型**
USB支持四种传输类型：中断传输、并行传输、批量传输和控制传输。每种传输类型有不同的数据包格式和特点，比如中断传输适合低延迟的设备，批量传输适合大量数据传输，控制传输用于设备配置和状态查询。
**USB设备和地址**
每个USB设备在主机上拥有唯一的7位地址，最多可支持127个设备。设备首次连接时，默认地址为0，通过主机的枚举和配置过程分配正式地址。端点是设备上数据传输的逻辑通道，每个设备最多有16个端点，具有不同的传输特性，如输入端点、输出端点等。
**USB通信流程**
USB通信以事务为基础，每个事务由令牌包开始，接着是可能的数据包，最后是握手包。例如，IN事务中，主机发送令牌包请求数据，设备响应并发送数据包，主机接收后发送确认或否定的握手包。这一过程确保了数据的正确传输和错误检测。
USB基础教程涵盖了USB的物理层、数据编码、传输协议以及通信流程。理解和掌握这些知识，有助于开发、调试或维护涉及USB接口的电子设备。
