USB2.0规范详解：高速串行传输与设备连接

"USB2.0规范初探" USB2.0规范是计算机接口技术中的一个重要标准，它在1998年发布，显著提升了数据传输的速度。本规范旨在提供一个通用、高速、易于使用的接口，支持多种不同类型的设备，如键盘、鼠标、打印机、数码相机、移动存储设备等。USB2.0的最大数据传输速率达到了480Mbps，这比前一代USB1.1的12Mbps速度有了显著提升，因此也被称为“高速USB”。 USB2.0设计的核心特性之一是其向下兼容性。这意味着即使在高速USB2.0的主机上连接低速（1.0）或全速（1.1）的设备，系统也能正常工作。这种兼容性是通过分离传输机制实现的，高速主机能够识别并适应不同速度的设备，确保系统的稳定性和灵活性。 USB系统由三个主要组成部分构成：主机（Host）、设备（Device）和物理连接。主机是USB系统的中心，提供接口并管理所有连接的设备。它可以是个人电脑或其他支持USB的设备，如OTG（On-The-Go）设备。每个USB系统只有一个主机。设备则包括功能设备（Function Device）和HUB，最多可以连接127个设备。物理连接由USB传输线组成，USB2.0要求使用屏蔽的双绞线以确保信号质量。 USB设备的地址分配是有限的，主机可以分配128个地址，但地址0是保留的，只能在设备枚举期间临时使用，不能分配给任何设备。因此，实际上每个主机可以支持最多127个独立设备。如果所有设备都只占用一个地址，系统就可以连接127个设备。然而，为了扩展连接能力，常常需要使用USB HUB，每个HUB也会占用一个地址，这就限制了实际可支持的USB功能设备数量。 USB体系结构采用分层的星形拓扑结构，以HOST-ROOT HUB为中心，最多支持7层级联，即5个USB HUB的级联。ROOT HUB是集成在主机控制器内的特殊HUB，不占用设备地址，并且具有额外的功能，如过载保护和设备唤醒等。 复合设备（Compound Device）是USB规范中的一个创新，它可以占用多个地址。这类设备包含多个功能集于一身，通过内置的USB HUB将不同的功能单元连接起来，例如一个设备可能同时具备摄像头和存储功能，用户只需要一个接口就能同时访问这些功能。 USB2.0规范通过提高传输速度、支持热插拔和向下兼容，极大地推动了外围设备的连接便利性，促进了各种设备的广泛使用和互操作性。同时，其分层的星形拓扑结构和复合设备的设计，使得USB系统能够在保持灵活扩展的同时，维持了良好的管理效率。