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AC6102开发板USB3.0开发教程V1.0

USB3.0

CYPRES

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如题：AC6102开发板USB3.0开发教程V1.0，讲述基于CYPRESS的USB3.0的开发

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AC6102 开发板 USB3.0 开发教程

严正声明：

本文档由狂热的电子技术爱好者“小梅哥”根据 Cypress 官方套件提供的相关内容进行

整理改版调试得到，适用于小梅哥团队最新推出的带 USB3.0 的 FPGA 开发板 AC6102，其他

板卡商如需借鉴，请注明出处。各位用户如果在使用过程中发现任何疏漏或不严谨的地方，

恳请通过各种方式告知我们，以便我们不断改进，不断进步。本文档当前为 1.0 版本，后续

可能会有更新，如需及时获取最新消息，欢迎关注我们的微信公众号“小梅哥”。

关于本教程涉及到的相关设计文件，可以从我们提供的 AC6102 开发板配套资料中获

取，也可通过邮件向我们索取。联系方式见本文末尾。

梅雪松

2016 年 12 月 22 日

关于 USB3.0

USB 3.0 概述

USB 3.0 支持高达 5 Gbps 的数据传输速率，降低功耗，并与 USB 2.0 向后兼容。由 USB-

IF 发布的 USB 规范可在 http://www.usb.org/developers/ssusb/找到。下图显示了 USB 3.0 的

架构。

图 . USB 3.0 双总线架构

参考源：http://usb.org

除了 USB 2.0 接口外，USB 3.0 的物理接口增加了两对差分引脚和一个接地引脚，用于超高速传输。

这样可以保证 USB 3.0 能够与 USB 2.0 向后兼容。

电气接口

与 USB 2.0 相比，USB 3.0 的引脚分布有所不同。除了具有 USB 2.0 的 VBUS、D–、D+和 GND

引脚外，USB 3.0 还有另外五个引脚，即两对差分引脚和一个接地引脚（GND_DRAIN）。两对差分引脚用

于超高速数据传输，支持双单工超高速的信号传输。GND_DRAIN 引脚用于地线终端、信号完整性的管理

以及抗 EMI 干扰性能。下表是对九个引脚的说明。

表 3. USB 3.0 引脚说明

引脚名称

说明

VBUS

电源

D-

USB 2.0 的差分对

D+

GND

电源的接地端

SSRX-

超高速接收差分对

SSRX+

SSTX-

超高速传送差分对

SSTX+

GND_DRAIN

信号返回的接地端

线缆与连接器

与 USB2.0 相比， USB 3.0 添加了四个数据线（即 SSRX+、SSRX-、SSTX+和 SSTX-）用于数

据传输，以及一个接地线用于地线终端、信号完整性管理以及抗 EMI 的干扰。下图显示了 USB 3.0 线缆

的结构。

USB 3.0 线缆结构

参考源：http://usb.org

表 4. USB 3.0 线缆说明

名称

说明

颜色

电源

VBUS

红

UTP_D-

USB 2.0 D-

白

UTP_D+

USB 2.0 D+

绿

接地

电源的接地线

黑

SDP1-

屏蔽差分对 1

蓝

SDP1+

黄

SDP1_Drain

SDP1 的接地线

SDP2-

屏蔽差分对 2

紫

SDP2+

橘

SDP2_Drain

SDP2 的接地线

USB 3.0 规范中也定义了下面各个连接器：



USB 3.0 Standard-A 插头和插座

SuperSpeed 标准中将 USB 3.0 Standard-A 连接器定义为主连接器。该连接器是基于 USB 2.0

Standard-A 连接器的设计，另外还添加了超高速信号。USB 3.0

Standard-A 插座可与 USB 3.0 Standard-A 插头或 USB 2.0 Standard-A 插头连接。USB 3.0

Standard-A 连接器使用唯一的颜色，易于识别。图 33 显示了所推荐的颜色分配。



USB 3.0 Standard-B 插头和插座

USB 3.0 Standard-B 连接器用于比较大的固定设备，如外部硬盘驱动器和打印机。USB 3.0 Standard-

B 插座可与 USB 3.0 Standard-B 插头或 USB 2.0 Standard-B 插头连接。不能将 USB 3.0 Standard-

B 插头插入 USB 2.0 Standard-B 插座。

USB 3.0 Powered-B 插头与插座

通过 USB 3.0 Powered-B 连接器，USB 3.0 设备可向

USB 适配器供电，而不需使用外部电源。该连接器的尺寸与 USB 3.0 Standard-B 连接器相同，但添

加了两个引脚：一个用于电源供电（DPWR），另一个用于接地（DGND）。



USB 3.0 Micro-B 插头与插座

USB 3.0 Micro-B 连接器用于体积较小的手提设备。



USB 3.0 Micro-AB 和 USB 3.0 Micro-A 连接器

USB 3.0 Micro-AB 插座类似于 USB 3.0 Micro-B 插座，只有外形设计是不同的。它可与 USB 3.0

Micro-A 插头、USB 3.0 Micro-B 插头、USB 2.0 Micro-A 插头以及 USB 2.0 Micro-B 插头连接。USB

3.0 Micro-AB 插座只能使用于 OTG 产品。该产品可作为主机或设备使用。USB 3.0 Micro-AB 插座

不可用于其他用途。

USB 3.0 Micro-A 插头类似于 USB 3.0 Micro-B 插头，只有外形和 ID 引脚是不同的。USB 3.0 Micro-

A 插头、USB 3.0 Micro-AB 插座、USB 3.0 Micro-B 插座和插头都属于 USB 3.0 Micro 连接器系列。

这些接口只是外形不同。与 USB 2.0 Micro-A 插头相同，USB 3.0 Micro-A 插头只用于 OTG 应用。

USB 3.0 与 2.0

USB 3.0 采用双总线架构，支持 USB 2.0 和 3.0。下表显示了 USB 3.0 与 USB 2.0 的主

要区别。表 5. USB 3.0 与 USB 2.0 的区别

特性

USB 2.0

USB 3.0

数据传输速率

480 Mbits/s（高速）

12 Mbits/s（全速）

1.5 Mbits/s（低速）

5.0 Gbits/s（超高速）

480 Mbits/s（高速）

12 Mbits/s（全速）

1.5 Mbits/s（低速）

数据传输

半双工两线差分信号

双单工

四线差分信号

线缆信号数量

共有四个信号：

- 两个用于 USB 2.0（D、

D–）

- 两个分别用于 VBUS 和

GND

共有九个信号：

- 四个用于超高速数据

- 两个用于 USB 2.0（D、D–）

- 三个分别用于 VBUS 和 GND

总线数据传输协

议

直接连接主机协议轮询数

据流数据包传输到所有下

行设备没有数据流复用

直接连接主机协议异步通知数据包只能传输

到目的设备可批量传输多个数据流

电源管理

两种模式

- 活动

- 挂起

四种模式

- 活动（U0）

- 闲置、快速（U1）

- 闲置、低速（U2）

- 挂起、低速（U3）

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