USB2.0协议详解：高速串行传输总线技术

USB2.0协议中文版 USB2.0协议是一种支持热插拔的高速串行传输总线，它使用差分信号来传输数据，最高速度可达480Mb/S。USB支持“总线供电”和“自供电”两种供电模式。在总线供电模式下，设备最多可以获得500mA的电流。 USB2.0被设计成为向下兼容的模式，当有全速（USB1.1）或者低速（USB1.0）设备连接到高速（USB2.0）主机时，主机可以通过分离传输来支持它们。一条USB总线上，可达到的最高传输速度等级由该总线上最慢的“设备”决定，该设备包括主机、HUB以及USB功能设备。 USB体系包括“主机”、“设备”以及“物理连接”三个部分。其中主机是一个提供USB接口及接口管理能力的硬件、软件及固件的复合体，可以是PC，也可以是OTG设备。一个USB系统中仅有一个USB主机；设备包括USB功能设备和USBHUB，最多支持127个设备；物理连接即指的是USB的传输线。在USB2.0系统中，要求使用屏蔽的双绞线。 一个USBHOST最多可以同时支持128个地址，地址0作为默认地址，只在设备枚举期间临时使用，而不能被分配给任何一个设备，因此一个USBHOST最多可以同时支持127个地址，如果一个设备只占用一个地址，那么可最多支持127个USB设备。 在实际的USB体系中，如果要连接127个USB设备，必须要使用USBHUB，而USBHUB也是需要占用地址的，所以实际可支持的USB功能设备的数量将小于127。 USB体系采用分层的星型拓扑来连接所有USB设备，如下图所示：以HOST-ROOTHUB为起点，最多支持7层（Tier），也就是说任何一个USB系统中最多可以允许5个USBHUB级联。一个复合设备（CompoundDevice）将同时占据两层或更多的层。 ROOTHUB是一个特殊的USBHUB，它集成在主机控制器里，不占用地址。ROOTHUB不但实现了普通USBHUB的功能，还包括其他一些功能，具体在增强型主机控制器的规范中有详细的介绍。 “复合设备（CompoundDevice）”可以占用多个地址。所谓复合设备其实就是把多个功能设备通过内置的USBHUB连接起来。 USB2.0协议的设计目标是提供一个通用的、高速的、热插拔的串行总线接口，以适应各种高速设备的需求。该协议支持热插拔，允许用户在不关闭系统的情况下连接或断开设备。USB2.0协议还支持“总线供电”和“自供电”两种供电模式，以满足不同的设备需求。 在USB2.0系统中，主机控制器是整个系统的核心组件，它负责管理所有的USB设备，并提供了对设备的枚举、配置和数据传输等功能。主机控制器通常集成在PC的南桥芯片中，也可以是独立的芯片。 USBHUB是USB系统中的一个重要组件，它可以扩展USB系统的连接能力，允许用户连接更多的设备。USBHUB可以是独立的设备，也可以集成在主机控制器中。在USB系统中，ROOTHUB是一个特殊的USBHUB，它集成在主机控制器里，不占用地址。 USB2.0协议的应用非常广泛，包括计算机外设、智能家电、数字音频设备、数字照相机等。该协议的出现极大地提高了数据传输速度，满足了高速设备的需求。