"USB2.0物理接口详解与协议深入解读"

USB的物理接口包括总线的电气规范和机械特性。在电气特性方面，USB通过一条包含4条线的电缆传输信号和电源。其中，两条点对点连接线用于传输信号。USB2.0支持三种数据传输速率，包括高速信号位速率为480 Mb/s，全速信号位速率为12 Mb/s和低速信号位速率为1.5 Mb/s。USB2.0的主机控制器和集线器提供了性能，使得全速和低速数据可以在主机控制器和集线器之间进行高速传输，而集线器和设备之间进行全速或低速传输。这种性能有助于最大程度地减小全速和低速设备对高速设备可用带宽的影响。低速模式主要用于支持鼠标等数量有限的低带宽设备，因为过多使用这种设备将降低总线的利用率。 USB的时钟与差动数据一起进行编码传输，时钟采用带位填充的NRZI方式编码，以确保有足够的跳变沿。接收器使用每个数据包前的SYNC场来同步位恢复时钟。此外，每条电缆还有向设备提供电源的VBUS线和GND线。VBUS在源极的标称值为5V。根据指定的IR drop和其他一些特性（如设备能源预算和电缆适应性），通过选择适当的导线规格来匹配。为了确保足够的输入电压和终端阻抗，重要的终端设备应位于电缆的尾部。每个端口还可以检测连接和断开的终端，并区分高速或低速设备。 在USB协议方面，USB是一种协议总线，主机与设备之间的通信必须遵循一系列约定。协议内容较多，但简单介绍一些基本概念。USB通信流涉及主机上的客户软件、USB驱动程序（USBD）、主控制器驱动程序（UHCD）、主控制器及其连接的硬件接口等。USB设备的端点是唯一可识别的部分，是主机与设备之间通信流的终点。每个逻辑设备有若干个独立的端点，每个端点都被分配一个由设备确定的唯一标识符，称为端点号。通信流动的通道被称为管道，它是一个形象的称呼，忽略了许多中间环节，对于理解USB系统中的信息传输非常有帮助。 总的来说，USB的物理接口涉及电气特性和机械特性。在电气特性方面，USB通过电缆传输信号和电源，支持不同的数据传输速率。机械特性方面包括时钟与差动数据编码传输、VBUS和GND线的供电以及终端设备的检测和区分等。USB协议作为一种协议总线，需要遵循一系列约定来实现主机与设备之间的通信。端点和管道是USB设备通信中重要的概念。这些特性和协议共同构成了USB的物理接口。