深入理解USB总线：信号、检测与传输机制

USB总线基础知识涵盖了USB技术的核心概念和工作原理，包括USB总线信号、传输机制以及标准请求等方面。本文将深入解析以下几个关键知识点： 1. **USB总线信号**： USB采用差分传输模式，主要由两条数据线D+和D-组成。数据传输基于电压变化，定义为： - **差分信号1**：D+大于2.8V，D-小于0.3V - **差分信号0**：D+等于2.8V，D-小于0.3V 三种状态包括：J状态（高电平，D+高D-低）、K状态（低电平，D+低D-高）和SEO状态（D+低D-高）。此外，Reset信号是通过拉低两根信号线10ms，使设备回到未配置状态。 2. **USB传输**： - **Packet包**：USB数据以数据包形式传输，分为多种类型，如批量、中断、等时和控制传输，每种传输方式有特定的应用场景和协议细节。 - **事务**：一个完整的USB数据交换称为一个事务，涉及数据包的发送、接收和确认。 - **批量、中断、等时和控制传输**：批量传输用于大量连续数据，中断传输适合突发事件响应，等时传输提供同步传输，而控制传输用于设备管理，如设备枚举和设置。 3. **USB标准请求**： - 数据结构：USB请求包括标准请求类型、接收者地址、请求值和数据阶段，用于设备间的交互。 - 设备枚举与描述符：设备在首次连接时，主机通过设备描述符了解设备的功能、配置和接口信息，然后进行设备枚举，即识别和配置设备。 4. **插入检测与速度检测**： 主机通过检测D+或D-上的上拉电阻变化来判断USB设备是否插入以及其传输速度。当设备连接时，主机能感知1.5K欧姆的上拉，而不同的速度则对应不同的检测机制。 掌握USB总线的基础知识对于理解和使用USB设备至关重要，无论是硬件开发者还是系统集成者，理解这些核心概念都是构建高效、兼容的USB应用的关键。通过理解信号传输、数据包结构、传输类型以及设备管理流程，可以确保USB设备能够无缝地与其他设备进行通信。