USB时钟48MHz的背后原因解析

"USB时钟频率设定为48MHz的原因与USB协议规范密切相关" USB设备和接口的时钟频率设定为48MHz并非随意选择，而是基于USB规范的技术要求。USB (Universal Serial Bus) 自从1990年代推出以来，已经成为连接计算机和其他设备的标准接口，经历了多个版本的发展，包括USB 1.1、USB 2.0 和 USB 3.x。每个版本都对传输速率有特定的要求，而48MHz时钟频率在USB 2.0规范中扮演着核心角色。 USB 1.1规范定义了两种传输速率：低速(1.5Mbps)和全速(12Mbps)。全速传输速率下，USB系统使用12MHz的时钟，而时钟脉冲以1KHz的频率发送，每1毫秒产生一个时钟脉冲序列，即帧开始数据包(SOF)。USB 2.0在保留前代向下兼容性的基础上，引入了高速模式，将传输速率提升到480Mbps。 USB 2.0高速模式的设计基于48MHz时钟，这是因为它能够提供足够的精度和稳定性，同时避免了高频时钟可能带来的干扰问题。48MHz时钟经过8位/10位编码技术，实际数据传输率为480Mbps / 8 = 60MBps，考虑到损耗和编码效率，这个速度接近实际传输速率的上限。高速模式下，数据在USB总线上传输，每个时钟周期可以传输10位数据，其中8位是有效数据，其余2位用于错误检测和校正。 48MHz的时钟频率还有助于确保USB设备间的兼容性和一致性。由于所有符合USB 2.0规范的设备都采用相同的时钟频率，这简化了设备设计，减少了信号同步问题，并允许使用相对简单的硬件来实现。此外，48MHz也是在考虑功耗、成本和性能之间找到的一个平衡点。 总结起来，USB时钟为什么是48MHz，其原因在于： 1. USB 2.0高速模式的传输速率需求，48MHz提供了480Mbps的基础； 2. 兼容性和一致性，所有符合USB 2.0的设备都采用48MHz，简化设计，减少兼容性问题； 3. 技术上的考虑，48MHz在功耗、成本和性能之间达到了较好的平衡。 在实际应用中，S3C2440等微处理器会配置UPLL产生96MHz的时钟，然后通过分频得到48MHz的USB时钟，以满足USB 2.0规范的要求。这种做法在许多嵌入式系统和微控制器中常见，确保了USB接口的正常工作。