USB2.0协议中文版

### USB2.0协议中文版知识点详解 #### 一、USB2.0规范概述 **USB**（Universal Serial Bus）是一种广泛使用的高速串行传输总线标准，支持热插拔功能，即用户可以在不关闭系统的情况下插拔USB设备。USB2.0标准进一步提升了数据传输速率，达到了480Mbps，相较于之前的USB1.1标准（12Mbps）有了显著提高。 #### 二、USB2.0的技术特点 - **差分信号传输**：为了确保数据在高速传输过程中的稳定性与准确性，USB2.0采用了差分信号传输技术。 - **供电模式**：USB2.0支持两种供电模式——总线供电和自供电。在总线供电模式下，设备最多可以从USB接口获取500mA的电流。 - **兼容性**：USB2.0被设计为向下兼容，这意味着当低速或全速设备连接到USB2.0主机时，主机能够通过分离传输的方式来支持这些设备。系统的最高传输速度由连接设备中最慢的那个决定。 - **物理连接**：为了确保传输质量，USB2.0规定必须使用屏蔽的双绞线作为传输介质。 - **地址分配**：USB2.0支持最多127个设备连接，每个设备都有唯一的地址，地址0用于设备枚举过程中，不可永久分配给任何设备。 #### 三、USB2.0体系结构 **USB体系**主要由以下三个部分构成： 1. **主机（Host）**：提供USB接口及其管理功能，既可以是个人计算机也可以是OTG（On-The-Go）设备。一个USB系统中只能有一个主机。 2. **设备**：包括USB功能设备和USB HUB。每个USB系统最多支持127个设备。 3. **物理连接**：指USB传输线，USB2.0推荐使用屏蔽的双绞线。 #### 四、USB2.0体系的拓扑结构 - **分层星型拓扑**：USB2.0体系采用分层星型拓扑结构，最多支持7层（Tier），即最多允许5个USB HUB级联。 - **复合设备（Compound Device）**：可以占用多个地址，由多个功能设备通过内置的USB HUB组合而成，例如带录音功能的USB摄像头。 #### 五、数据传输机制 - **轮询的广播机制**：所有数据传输均由主机发起，同一时间内只允许一个数据包在USB体系内传输。 - **令牌包-数据包-握手包**：这是一种传输机制，令牌包用于指定数据包的去向或来源的设备地址和端点，数据包则是USB总线上数据传输的最小单位，握手包则用于确认数据包的传输是否成功。 - **端点（Endpoint）**：USB设备中的最小数据收发单元，支持单向或双向数据传输。 - **管道（Pipe）**：主机和设备端点之间的数据传输模型，分为无格式的流管道（Stream Pipe）和有格式的信息管道（Message Pipe）。 #### 六、设备枚举 - **枚举过程**：当USB设备连接到主机时，主机需要通过默认的控制管道对设备进行枚举，包括获取设备描述、分配地址、获取配置描述、配置设备等步骤。 - **标准请求与特殊请求**：枚举过程中涉及一系列标准请求，对于某些特定子类的设备，可能还需要执行特殊请求。 #### 七、传输类型 - **控制传输**：主要用于设备枚举和其他特定操作。 - **中断传输**：适用于对延迟敏感的小数据量传输，如键盘、鼠标等。 - **批量传输**：适用于对延迟不敏感的大数据量传输，如U盘、硬盘等。 - **同步传输**：适用于实时但可靠性要求不高的数据传输，如音频和视频数据。 #### 八、总结 USB2.0标准不仅提高了数据传输速度，还在兼容性、供电模式、地址分配等方面进行了优化。通过详细的体系架构和传输机制的设计，USB2.0确保了数据传输的高效性和可靠性，使其成为广泛应用于多种场景的重要标准之一。